DE69929456T2 - Nahfeldabtastkopf und herstellungsverfahren - Google Patents

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Seiko Instruments Inc. Norio Chiba-shi CHIBA
Seiko Instruments Inc. Manabu Chiba-shi OUMI
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Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen optischen Nahfeldabtastkopf für eine Vorrichtung zum Aufzeichnen und Auslesen von Informationen, welcher Informationen durch Auslesen von strukturellen oder optischen Informationen, die in einem sehr kleinen Bereich ausgebildet sind, und Aufzeichnen von Informationen in einen sehr kleinen Bereichen durch die Verwendung von Nahfeldlicht, das durch optische Interaktion in dem sehr kleinen Bereich erzeugt wird, mit hoher Dichte aufzeichnen und auslesen kann.
  • HINTERGRUND DER TECHNIK
  • Die Vorrichtungen zum Aufzeichnen und Auslesen von Informationen, welche Licht verwenden, entwickeln sich zu einer Zunahme der Kapazität und einer Abnahme der Größe, wobei eine Zunahme der Aufzeichnungsbitdichte erforderlich ist. Als eine Gegenmaßnahme gibt es Studien, welche Violetthalbleiterlaser oder eine SIL (massive Immersionslinse nach engl. Solid Immersion Lens) verwenden. Bei diesen Technologien beträgt die zu erwartende Verbesserung aufgrund eines Problems mit der Beugungsgrenze von Licht höchstens fast mehrere Male die gegenwärtige Aufzeichnungsdichte. Im Gegensatz dazu gibt es eine Erwartung hinsichtlich eines Verfahrens zum Aufzeichnen und Auslesen von Informationen, welches Nahfeldlicht als eine Technologie verwendet, welche optische Informationen in einem sehr kleinen Bereich behandelt, der die Lichtbeugungsgrenze überschreitet.
  • Diese Technologie verwendet Nahfeldlicht, das aufgrund der Interaktion zwischen einem sehr kleinen Bereich und einer optischen Öffnung erzeugt wird, die in einem optischen Nahfeldabtastkopf in einer Größe ausgebildet ist, die kleiner als die Wellenlänge von Licht ist. Dies macht es möglich, optische Informationen in der Region von weniger als einer Lichtwellenlänge als eine Grenze im herkömmlichen optischen System zu behandeln. Die Verfahren zum Auslesen von optischen Informationen umfassen ein Verfahren des Beleuchtens einer Medienoberfläche mit Streulicht, um einen größeren Teil von Nahfeldlicht, das an einer sehr kleinen Markierung lokalisiert wird, durch die Interaktion mit der sehr kleinen Öffnung in Fortpflanzungslicht umzuwandeln (Sammelmodus), und ein Verfahren des Beleuchtens einer Medienoberfläche mit Nahfeldlicht, das durch eine sehr kleine Öffnung erzeugt wird, um dadurch durch einen getrennt bereitgestellten Detektor Streulicht zu erfassen, das durch eine Interaktion mit einer mikroskopisch kleinen Konkav-Konvexen mit Informationen, die auf einer Medienoberfläche aufgezeichnet sind, umgewandelt wurde (Beleuchtungsmodus). Das Aufzeichnen erfolgt durch Beleuchten einer Medienoberfläche mit dem Nahfeldlicht, das von der sehr kleinen Öffnung erzeugt wird, wodurch die Form eines sehr kleinen Bereichs auf dem Medium (Aufzeichnung im Wärmemodus) geändert wird, oder durch Ändern des Brechungsvermögens oder der Durchlässigkeit in einem sehr kleinen Bereich (Aufzeichnung im Photonenmodus). Durch Verwenden dieser optischen Nahfeldabtastköpfe mit der sehr kleinen optischen Öffnung, welche eine Lichtbeugungsgrenze überschreitet, kann eine Zunahme der Aufzeichnungsbitdichte erreicht werden, welche über die herkömmlichen Aufzeichnungs- und Auslesevorrichtungen für optische Informationen hinausgeht.
  • In solchen Situationen sind die Aufzeichnungs- und Auslesevorrichtungen, welche Nahfeldlicht verwenden, im Allgemeinen fast ähnlich in der Struktur wie die Magnetscheibenvorrichtung und setzen einen optischen Nahfeldabtastkopf anstelle eines Magnetkopfs ein. Der optische Nahfeldabtastkopf mit einer sehr kleinen Öffnung, der am Ende eines Tragarms angebracht ist, wird durch eine Technologie des fliegenden Kopfes auf eine bestimmte Höhe bewegt und auf eine willkürliche Datenmarkierung, die auf der Scheibe vorhanden ist, zugreifen gelassen. Damit der optische Nahfeldabtastkopf der Hochgeschwindigkeitsdrehung nach folgt, ist eine Biegefunktion vorgesehen, um die Position zu stabilisieren und mit der Windung auf der Scheibe zurechtzukommen.
  • In dem optischen Nahfeldabtastkopf, der auf diese Weise aufgebaut ist, wendet das Verfahren des Zuführens von Licht zur Öffnung Mittel des Verbindens einer Lichtleitfaser von oben direkt mit dem Kopf oder des direkten Beleuchtens des Kopfs mit einem Laser, der über einem Kopf bereitgestellt wird, an.
  • Außerdem wird anstelle des optischen Nahfeldabtastkopfs eine Lichtleitfasersonde oder eine optische Kragarmsonde, die an einem Öffnungsteil zugespitzt ist, der durch eine Lichtleitfaser ausgebildet ist, die in einem optischen Nahfeldmikroskop gebildet ist, verwendet, um durch eine. Interaktion durch einen Tunnelstrom oder eine interatomare Kraft, welche zwischen einer Sonde und einer Medienoberfläche eines Abtastsondenmikroskops bei Beibehalten einer relativen Position zum Medium erzeugt wird, das Aufzeichnen und Auslesen von Informationen zu erreichen.
  • Indessen gibt es einen Vorschlag des Verwendens einer planaren Sonde mit einer Öffnung mit der Struktur einer umgekehrten Pyramide, die in einem Siliciumsubstrat durch anisotropes Ätzen gebildet wird. Licht trifft von oben auf und wird dann bei der umgekehrten kegelförmigen Pyramide reflektiert, wodurch durch die Öffnung, die an einer Spitze davon vorhanden ist, Nachfeldlicht erzeugt wird. Diese Sonde weist kein zugespitztes Ende auf, wie zuvor erwähnt, und kann infolgedessen als ein optischer Kopf verwendet werden, der zum Aufzeichnen und Auslesen mit hoher Geschwindigkeit geeignet ist.
  • Wenn jedoch Licht bei einer Struktur, die mit einer Lichtleitfaser verbunden ist, von oben auftrifft, ist eine Lichtleitfaserstruktur in Verbindung zwischen dem Kopf und dem Arm, um dadurch zu verhindern, dass sich der Kopf frei bewegt. Demnach ist der Kopf in Position in Bezug auf die Scheibenbewegung schwer zu steuern. Außerdem macht es der Kopf, der in einer großen Größe strukturiert ist, unmöglich, eine Distanz zwischen der Scheibe und der Öffnung aufrechtzuerhalten. Dies führt zu einer Situation, dass das ausgegebene SN-Verhältnis von den optischen Informationen, die auf der Scheibe dargestellt sind, gesenkt wird, wodurch es schwierig gemacht wird, Signale zu lesen und zu schreiben. Indessen schwächt der größere Teil von Licht ab, bevor er die Öffnung erreicht, wodurch es schwierig gemacht wird, genügend Nahfeldlicht von der Öffnung zum Realisieren des Auslesens mit hoher Geschwindigkeit zu erzeugen. Außerdem vergrößert die Struktur mit den sich nach oben erstreckenden Fasern die Größe der Vorrichtung selbst und macht es schwierig, die Größe und Dicke davon zu verringern. Zudem werden die Lichtleitfasern eine nach der anderen im Kopf eingesetzt und darauf positioniert, wodurch die Massenproduzierbarkeit unzureichend ist.
  • Indessen besteht, wenn der Kopf durch einen Laser, der über dem Kopf angeordnet ist, direkt mit einem Signal beleuchtet wird, eine Notwendigkeit, mit der Hochgeschwindigkeitsbewegung des Kopfes zurechtzukommen, um das Licht zu synchronisieren, das darauf auftreffen soll. Es besteht eine Notwendigkeit des getrennten Bereitstellens einer Struktur, welche sich als Reaktion auf eine Bewegung des Kopfes bewegt, weshalb auf Schwierigkeiten gestoßen wird. Außerdem vergrößert die getrennte Bereitstellung solch einer Struktur die Größe der Vorrichtung selbst, und die Größenreduktion der Aufzeichnungs- und Auslesevorrichtung ist schwierig.
  • Außerdem sollte, wenn eine Distanz zu einem Medium durch die Interaktion mit einer Medienoberfläche durch die Verwendung einer Lichtleitfasersonde mit einer Lichtleitfaser, die an ihrem Ende zugespitzt ist, oder einer optischen Kragarmsonde, die an ihrem Ende zugespitzt ist, konstant gehalten wird, das Abtasten erfolgen, während eine Distanz zum Medium jederzeit gesteuert wird. Dies erfordert eine Rückkopplungsvorrichtung und macht es schwierig, die Größe der Aufzeichnungs- und Auslesevorrichtung zu verkleinern. Außerdem gibt es ein Problem bei der Hochgeschwindigkeitsabtastung aufgrund einer Beschränkung der Ansprechgeschwindigkeit des Rückkopplungssystems. Zudem weist die Sonde mit dem zugespitzten Ende keine ausreichende mechanische Festigkeit auf und ist infolgedessen nicht dazu geeignet, matrixförmig angeordnet zu werden. Darüber hinaus ist die Intensität des Nahfeldlichts von der Öffnung infolge eines Lichtverlusts an einem Faserende nicht ausreichend. Außerdem wird die Sonde manuell eine nach der anderen hergestellt, und es fehlt ihr an Massenproduzierbarkeit.
  • Indessen erfordert die planare Sonde, dass Licht von oben auftrifft, und wirft daher ein Problem mit der Zunahme der Größe der Vorrichtung und der Massenproduzierbarkeit oder ein Problem mit der Verringerung in der Biegefunktion, wie in dem zuvor erwähnten Problem, auf.
  • Außerdem muss die Sondenöffnung in einer Größe ausgebildet werden, die kleiner als eine Wellenlänge von Fortgepflanzungslicht (Laserlicht usw.) ist, um Nahfeldlicht zu erzeugen oder Nahfeldlicht zu streuen. Es ist jedoch schwierig, solch eine Größe (10 Nanometer bis 200 Nanometer) einer Öffnung mit Genauigkeit und Wiederholbarkeit zu einer gegenständlichen Form und Größe herzustellen.
  • Zum Beispiel wird bei der planaren Sonde das Ätzen für gewöhnlich zum Bilden einer sehr kleinen Öffnung in einem Siliciumsubstrat, die zum Erzeugen oder Streuen von Nahfeldlicht geeignet ist, durchgeführt. Es gibt Fälle des Stoßens auf Probleme, welche die Qualität des Siliciumsubstrats oder die Ungleichmäßigkeit der Ätzlösungskonzentration betreffen.
  • Was die Qualität des Siliciumsubstrats im ersteren Fall betrifft, wird das periodische Vorhandensein von Siliciumkristallflächen für ein Verfahren des Bildens einer Abschrägung durch anisotropes Ätzen, um ein Loch zu öffnen, welches das Siliciumsubstrat durchdringt, oder ein Verfahren des Bewirkens durch isotropes Ätzen (Hinterätzen) an einer Rückseite des Siliciumsubstrats, dass eine Öffnung auftritt, welche eine Abschrägung bildet, vorausgesetzt. Dies führt zu Nichtätzen in einer Richtung oder bei einer Rate, wie in Bereichen beabsichtigt, welche Kristalldefekte oder Fremdatome enthalten, und verursacht Fehler in der Form und Größe einer schließlich verfügbaren Öffnung.
  • Indessen bedeutet das Problem mit der Ungleichmäßigkeit von Konzentration in einer Ätzlösung im letzteren Fall, dass es mehr oder weniger Ungleichmäßigkeit in einer Ätzlösung gibt, und dass solch eine Konzentrationsungleichmäßigkeit einen Bereich auf einem Siliciumsubstrat bewirkt, auf dem Ätzen bei einer hohen Rate fortschreitet und auf dem es bei einer niedrigen Rate fortschreitet, d.h. es treten Bereiche auf, die sich in der Ätzrate unterscheiden, was zum Verursachen von Fehlern in der Form und Größe einer schließlich erhaltenen Öffnung führt. Solch ein Problem kann insbesondere für einen Fall, in dem eine Vielzahl von planaren Sonden auf einer Siliciumhalbleiterscheibe zu bilden ist, nicht vernachlässigt werden, weshalb es eine Ursache des Herbeiführens einer Verringerung der Ausbeute darstellt.
  • Die europäische Patentanmeldung 0549236 (vergleiche den Oberbegriff von Patentanspruch 1), die am 30. Juni 1993 veröffentlicht wurde, beschreibt ein optisches Scheibenspeichersystem und einen optischen Kopf zur Verwendung in dem System. Der optische Kopf umfasst einen Schieber am Ende eines Arms, der radial zu oder weg von der Mitte der zu beschreibenden oder auszulesenden Scheibe bewegt wird. Der Schieber ist jederzeit in Kontakt mit der Scheibe und nutzt die so genannte „Reibungsanziehungskraft", um solch einen Kontakt bei einer minimalen Reibung zu erreichen. Laserlicht wird in einer Ausführungsform in einen Tragarm in einer Richtung parallel zur Ebene der Scheibe entlang eines Wellenleiters, der im Tragarm ausgebildet ist, eingeführt. Ein Spiegel lenkt das Licht nach unten durch eine Linse und durch die submikroskopische Öffnung nach außen. In einer alternativen Ausführungsform wird der Laserstrahl über eine vertikal angeordnete Lichtleitfaser in den Schieber eingeführt, wobei das Licht an einer Ebenenendfläche aus der Faser austritt, wo es auf die Scheibenoberfläche auftrifft.
  • EP 0860726 , das am 26. August 1998 veröffentlicht wurde, betrifft eine Sonde zum Erfassen oder Ausstrahlen von Licht und umfasst ein verstellbares Tragelement auf einem Substrat, eine Spitze, die auf dem Tragelement ausgebildet ist, und eine Bindeschicht zum Binden der Spitze an das Tragelement. Die Spitze weist eine Mikroöffnung auf, welche auf einer Lichtschutzschicht ausgebildet sein kann.
  • In US 5,161,134 , das am 3. November 1992 erteilt wurde, weist eine Vorrichtung zum Speichern und Lesen einer magnetooptischen Scheibe eine schlitzförmige Öffnung auf, welche in einem Luftlagerschieber angeordnet ist, der über der Scheibe schwebt. Ein Laserstrahl wird durch eine Linse gelenkt, welche über einem im Wesentlichen keilförmigen Hohlraum in einer Kristallhalbleiterscheibe angeordnet ist, wobei das spitze Ende des Keils die Öffnung bildet.
  • Demgemäß ist es eine Aufgabe der Erfindung, in einem optischen Nahfeldabtastkopf mit einer sehr kleinen Öffnung zum Erzeugen von Nahfeldlicht einen optischen Nahfeldabtastkopf bereitzustellen, der zum Erzeugen von Nahfeldlicht, das ausreichend größer als die Öffnung ist, und Erreichen eines Auslesens und Aufzeichnens mit einer Auflösung imstande ist, eine kompakte Struktur und eine ausgezeichnete Massenproduzierbarkeit aufweist, sowie in einer zweidimensionalen Anordnung matrixförmig angeordnet werden kann und aufgrund einer Bewegung, welche einem Medium ohne Behinderung einer Biegefunktion folgt, zum stabilen Aufzeichnen und Auslesen imstande ist, zum Aufzeichnen und Auslesen mit hoher Geschwindigkeit imstande ist und eine reduzierte Größe und Dicke aufweist.
  • OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
  • Um die zuvor erwähnte Aufgabe zu erreichen, wird ein optischer Nahfeldabtastkopf gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung mit einer sehr kleinen Öffnung zum Erzeugen oder Streuen von Nahfeldlicht bereitgestellt, wobei der Kopf umfasst: ein ebenes Substrat, das so vorgesehen ist, dass es von einem umgekehrten kegel- oder pyramidenförmigen Loch durchdrungen ist, welches eine Spitze davon aufweist, welche als die sehr kleine Öffnung ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass: ein Lichtwellenleiter auf einer Oberfläche des Substrats gegenüber einer Oberfläche des Substrats mit der sehr kleinen Öffnung vorgesehen ist; ein Lichtreflexionsfilm im Lichtwellenleiter vorgesehen ist, um einen Strahlenweg zu beugen; und das umgekehrte kegel- oder pyramidenförmige Loch durch eine Mehrzahl von Neigungsflächen gebildet ist, welche einen unterschiedlichen Neigungsgrad aufweisen.
  • Vorzugsweise ist der Lichtwellenleiter auch an einer Innenseite des umgekehrten kegel- oder pyramidenförmigen Lochs vorgesehen.
  • In der Mehrzahl von Neigungsflächen kann eine Neigungsfläche, welche einen Neigungsgrad aufweist, der kleiner als ein mittlerer Neigungsgrad der Mehrzahl von Neigungsflächen ist, in einer Nachbarschaft der sehr kleinen Öffnung vorhanden sein.
  • Demgemäß kann die Struktur mit einer gemäßigten Neigungsfläche in der Nachbarschaft der sehr kleinen Öffnung den Verlust von Lichtfortpflanzung in der Nachbarschaft der Öffnung verringern und die Intensität von Nahfeldlicht, das von der Öffnung zu erzeugen ist, erhöhen. Demnach kann ein optischer Nahfeldabtastkopf bereitgestellt werden, der eine hohe mechanische Festigkeit, eine kompakte Struktur und eine ausgezeichnete Massenproduzierbarkeit aufweist.
  • Vorzugsweise weist in der Mehrzahl von Neigungsflächen wenigstens eine Neigungsfläche in Bezug auf die Oberfläche, welche die sehr kleine Öffnung enthält, einen Winkel auf, der kleiner als 55 Grad ist. Dies kann den Verlust von Lichtfortpflanzung in der Nachbarschaft der sehr kleinen Öffnung verringern und die Intensität von Nahfeldlicht, das von der Öffnung zu erzeugen ist, erhöhen.
  • Außerdem kann wenigstens eine der Neigungsflächen eine gekrümmte Oberflächenform aufweisen. Außerdem kann ein Merkmal bereitgestellt werden, indem in einer Nachbarschaft der sehr kleinen Öffnung wenigstens eine der Neigungsflächen in einer gekrümmten Oberflächenform im Neigungsgrad abnimmt, wenn die Öffnung näher kommt.
  • Demgemäß kann die Struktur mit einer Neigungsfläche in der Nachbarschaft der sehr kleinen Öffnung den Verlust von Lichtfortpflanzung in der Nachbarschaft der Öffnung verringern und die Intensität von Nahfeldlicht, das von der Öffnung zu erzeugen ist, erhöhen. Demnach kann ein optischer Nahfeldabtastkopf bereitgestellt werden, der eine hohe mechanische Festigkeit, eine kompakte Struktur und eine ausgezeichnete Massenproduzierbarkeit aufweist.
  • Im optischen Nahfeldabtastkopf gemäß der Erfindung können der Lichtreflexionsfilm oder der Lichtwellenleiter eine Fokussierungsfunktion zu der sehr kleinen Öffnung oder eine Lichtkollimationsfunktion von der sehr kleinen Öffnung aufweisen (Licht, das bei Erfassen von Nahfeldlicht gestreut wird).
  • Demgemäß kann Licht durch eine Wirkung der Fokussierungsfunktion, die in der Lichtreflexionsschicht oder dem Lichtwellenleiter strukturiert ist, auf die sehr kleine Öffnung fokussiert werden und die Intensität von Nahfeldlicht, das von der Öffnung zu erzeugen ist, erhöhen. Demnach kann ein optischer Nahfeldabtastkopf bereitgestellt werden, der eine hohe mechanische Festigkeit, eine kompakte Struktur und eine ausgezeichnete Massenproduzierbarkeit aufweist.
  • Außerdem kann der auf diese Weise bereitgestellte optische Nahfeldabtastkopf das Licht, das von der sehr kleinen Öffnung erfasst wird, durch eine Wirkung der Lichtkollimationsfunktion, die in der Lichtreflexionsschicht oder dem Lichtwellenleiter strukturiert ist, wirksam fortpflanzen.
  • Der Lichtwellenleiter kann durch eine Kombination eines Mantels und eines Kerns strukturiert sein.
  • Demgemäß wird ein optischer Nahfeldabtastkopf bereitgestellt, der durch Strukturieren des Lichtwellenleiters mit einem Kern und einem Mantel, die ein unterschiedliches Brechungsvermögen aufweisen, eine hohe Lichtfortpflanzungsleistung aufweist.
  • Das ebene Substrat kann eine Mehrzahl der sehr kleinen Öffnungen aufweisen, wobei der Lichtwellenleiter und der Lichtreflexionsfilm so ausgebildet sind, dass sie Licht, das von wenigstens einer Lichtquelle erzeugt wird, zu der Mehrzahl von sehr kleinen Öffnungen leiten.
  • Demgemäß ist, wenn der optische Nahfeldabtastkopf der Erfindung als optischer Speicherkopf verwendet wird, ein Aufzeichnen und Auslesen von Information mit hoher Geschwindigkeit möglich, und dem Medium kann eine ausrei chende Menge Licht zugeführt werden, ohne eine Hochgeschwindigkeitsabtastung der Sonde durchzuführen. Demnach kann ein optischer Nahfeldabtastkopf bereitgestellt werden, der eine kompakte Struktur, aber eine ausgezeichnete Massenproduzierbarkeit aufweist. Außerdem kann eine größere Menge von Nahfeldlicht von der Öffnung erzeugt werden, wodurch es möglich gemacht wird, Signale mit einem hohen S/N-Verhältnis ein- und auszugeben und eine zuverlässige Vorrichtung herzustellen.
  • In einem zweiten Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung eines optischen Nahfeldabtastkopfs mit einer sehr kleinen Öffnung zum Erzeugen oder Streuen von Nahfeldlicht bereitgestellt, wobei das Verfahren umfasst:
    einen Prozess des Bildens eines umgekehrten kegel- oder pyramidenförmigen Lochs, welches durch ein ebenes Substrat durchdringt, um eine Spitze aufzuweisen, welche als die sehr kleine Öffnung dient, wobei das Loch eine Mehrzahl von Neigungsflächen aufweist, welche einen unterschiedlichen Neigungsgrad aufweisen; einen Prozess des Legens oder Bindens eines Lichtwellenleiters auf eine Oberfläche des Substrats gegenüber einer Oberfläche des Substrats, welche die sehr kleine Öffnung enthält; und einen Prozess des Bildens eines Lichtreflexionsfilms im Lichtwellenleiter, derart dass der Film einen Strahlenweg beugen kann.
  • Andererseits ist ein Lichtwellenleiter dadurch gekennzeichnet, dass er durch einen Prozess des Gebundenwerdens an eine Oberfläche gegenüber einer Oberfläche, welche die sehr kleine Öffnung bildet, anstelle eines Prozesses des Legens eines Lichtwellenleiters auf die Oberfläche gegenüber der Oberfläche, welche die sehr kleine Öffnung bildet, gebildet wird.
  • Demgemäß ermöglicht das Herstellungsverfahren wie dieses eine Herstellung durch einen Halbleiterherstellungsprozess, welcher eine Fotolithografietechnologie verwendet. Demnach kann ein optischer Nahfeldabtastkopf bereitgestellt werden, der eine hohe mechanische Festigkeit, eine kompakte Struktur und eine ausgezeichnete Massenproduzierbarkeit aufweist. Außerdem werden ein optischer Nahfeldabtastkopf und eine Matrix von optischen Nahfeldabtastköpfen so bereitgestellt, dass sie mit einer Mehrzahl von Öffnungen, die auf demselben Substrat ausgebildet sind, matrixförmig angeordnet sind.
  • Der Prozess des Bildens eines umgekehrten kegel- oder pyramidenförmigen Lochs kann einen Prozess des Bildens eines umgekehrten kegel- oder pyramidenförmigen Lochs, welches durch das ebene Substrat durchdringt, um eine Spitze aufzuweisen, welche als eine erste sehr kleine Öffnung dient; und einen Prozess des Bildens eines Lichtreflexionsfilms auf einer Abschrägung des umgekehrten kegel- oder pyramidenförmigen Lochs und des Bildens einer zweiten sehr kleinen Öffnung mit einer Größe, welche durch eine Dicke des Lichtreflexionsfilms definiert wird und kleiner als die erste sehr kleine Öffnung ist, umfassen.
  • Demgemäß verringert das Bilden einer vergleichsweise großen sehr kleinen Öffnung (ersten sehr kleinen Öffnung) auf einem ebenen Substrat, wie beispielsweise einem Siliciumsubstrat, eine Änderung in der sehr kleinen Öffnung infolge von Ätzen oder dergleichen. Selbst für eine sehr kleine Öffnnung mit Änderung definiert die vergleichsweise leicht zu steuernde Filmbildung auf der umgekehrten kegel- oder pyramidenförmigen Abschrägung eine Größe einer tatsächlich effektiven sehr kleinen Öffnung (zweiten sehr kleinen Öffnung) und stellt infolgedessen eine planare Sonde mit Ausbeute bereit.
  • Der Prozess des Bildens eines umgekehrten kegel- oder pyramidenförmigen Lochs kann einen Prozess des Bildens eines umgekehrten kegel- oder pyramidenförmigen Lochs, welches durch das ebene Substrat durchdringt, um eine Spitze aufzuweisen, welche als eine erste sehr kleine Öffnung dient; und einen Prozess des Bildens eines Lichtreflexionsfilms mit einer teilweise unterschiedlichen Dicke auf einer Abschrägung des umgekehrten kegel- oder pyramidenförmigen Lochs und des Bildens einer zweiten sehr kleinen Öffnung mit einer Form, welche durch die Dicke des Lichtreflexionsfilms definiert wird und eine andere Form als die Form der ersten sehr kleinen Öffnung aufweist, umfassen.
  • Demgemäß verringert das Bilden einer vergleichsweise großen sehr kleinen Öffnung (ersten sehr kleinen Öffnung) auf einem ebenen Substrat, wie beispielsweise einem Siliciumsubstrat, eine Änderung in der sehr kleinen Öffnung infolge von Ätzen oder dergleichen. Selbst für eine sehr kleine Öffnung mit Änderung definiert die vergleichsweise leicht zu steuernde Filmbildung auf der umgekehrten kegel- oder pyramidenförmigen Abschrägung eine Größe einer tatsächlich effektiven sehr kleinen Öffnung (zweiten sehr kleinen Öffnung) und stellt infolgedessen eine planare Sonde mit Ausbeute bereit.
  • Der Prozess des Bildens eines umgekehrten kegel- oder pyramidenförmigen Lochs kann einen Prozess des Bildens eines umgekehrten kegel- oder pyramidenförmigen Lochs, welches durch das ebene Substrat durchdringt, um eine Spritze aufzuweisen, welche als eine erste sehr kleine Öffnung dient; und einen Prozess des Bildens im ebenen Substrat eines Lichtreflexionsfilms auf einer Oberfläche, welche die erste sehr kleine Öffnung umfasst, und des Bildens einer zweiten sehr kleinen Öffnung mit einer Größe, welche durch eine Dicke des Lichtreflexionsfilms definiert wird und kleiner als die erste sehr kleine Öffnung ist, umfassen.
  • Demgemäß verringert das Bilden einer vergleichsweise großen sehr kleinen Öffnung (ersten sehr kleinen Öffnung) auf einem ebenen Substrat, wie beispielsweise einem Siliciumsubstrat, eine Änderung in der sehr kleinen Öffnung infolge von Ätzen oder dergleichen. Selbst für eine sehr kleine Öffnung mit Änderung definiert die vergleichsweise leicht zu steuernde Filmbildung auf einer Rückseite (auf einer Oberfläche, welche die erste sehr kleine Öffnung umfasst) eine Größe einer tatsächlich effektiven sehr kleinen Öffnung (zweiten sehr kleinen Öffnung) und stellt infolgedessen eine planare Sonde mit Ausbeute bereit.
  • Der Prozess des Bildens eines umgekehrten kegel- oder pyramidenförmigen Lochs kann einen Prozess des Bildens eines umgekehrten kegel- oder pyramidenförmigen Lochs, welches durch das ebene Substrat durchdringt, um eine Spitze aufzuweisen, welche als eine erste sehr kleine Öffnung dient; und einen Prozess des Bildens im ebenen Substrat eines Lichtreflexionsfilms auf einer Oberfläche, welche die erste sehr kleine Öffnung umfasst, und des Bildens einer zweiten sehr kleinen Öffnung mit einer Größe, welche durch eine Dicke des Lichtreflexionsfilms definiert wird. und kleiner als die erste sehr kleine Öffnung ist, umfassen.
  • Demgemäß verringert das Bilden einer vergleichsweise großen sehr kleinen Öffnung (ersten sehr kleinen Öffnung) auf einem ebenen Substrat, wie beispielsweise einem Siliciumsubstrat, eine Änderung in der sehr kleinen Öffnung infolge von Ätzen oder dergleichen. Selbst für eine sehr kleine Öffnung mit Änderung definiert die vergleichsweise leicht zu steuernde Filmbildung auf einer Rückseite (auf einer Oberfläche, welche die erste sehr kleine Öffnung umfasst) eine Größe einer tatsächlich effektiven sehr kleinen Öffnung (zweiten sehr kleinen Öffnung) und stellt infolgedessen eine planare Sonde mit Ausbeute bereit.
  • Der Prozess des Bildens eines umgekehrten kegel- oder pyramidenförmigen Lochs kann einen Prozess des Bildens eines umgekehrten kegel- oder pyramidenförmigen Lochs, welches durch das ebene Substrat durchdringt, um eine Spitze aufzuweisen, welche als eine erste sehr kleine Öffnung dient; und einen Prozess des Bildens eines Oxidfilms auf einer Oberfläche des ebenen Substrats, welche eine Abschrägung des umgekehrten kegel- oder pyramidenförmigen Lochs umfasst, und des Bildens einer zweiten sehr kleinen Öffnung mit einer Größe, welche durch eine Dicke des Oxidfilms definiert wird und kleiner als die erste sehr kleine Öffnung ist, umfassen.
  • Der Prozess des Bildens eines umgekehrten kegel- oder pyramidenförmigen Lochs kann einen Prozess des Bildens eines umgekehrten kegel- oder pyramidenförmigen Lochs, welches durch das ebene Substrat durchdringt, um eine Spitze aufzuweisen, welche als eine erste sehr kleine Öffnung dient; und einen Prozess des Durchführens einer Ionenimplantation in eine Oberfläche des ebenen Substrats, welche eine Abschrägung des umgekehrten kegel- oder pyramidenförmigen Lochs umfasst, und des Bildens einer zweiten sehr kleinen Öffnung mit einer Größe, welche durch eine Dicke, die infolge der Ionenimplantation erweitert ist, definiert wird und kleiner als die erste sehr kleine Öffnung ist, umfassen.
  • Demgemäß wird eine sehr kleine Öffnung (erste kleine Öffnung) größer als eine Zielgröße oder Zielform in einem ebenen Substrat, wie beispielsweise einem Siliciumsubstrat, ausgebildet, um eine Thermooxidation oder Ionenimplantation auf der oder in eine Oberfläche durchzuführen, welche die Abschrägung der sehr kleinen Öffnung umfasst, wodurch ein erweiterter Teil eine Größe und eine Form einer sehr kleinen Öffnung (zweiten kleinen Öffnung) definiert, um tatsächlich Nahfeldlicht zu erzeugen. Dies löst demgemäß das Problem mit der Abweichung beim mikroskopischen Bilden einer Öffnung in einem Siliciumsubstrat durch Ätzen oder dergleichen durch eine vergleichsweise leicht zu steuernde Thermooxidation oder Ionenimplantation. Demnach kann eine planare Sonde mit Ausbeute erhalten werden.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 ist eine schematische Ansicht einer optischen Speicher- und Auslesvorrichtung gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung;
  • 2 ist eine medienseitige schematische Ansicht eines optischen Nahfeldabtastkopfs;
  • 3 ist eine medienseitige schematische Ansicht des optischen Nahfeldabtastkopfs;
  • 4 ist eine medienseitige schematische Ansicht des optischen Nahfeldabtastkopfs;
  • 5 ist eine Schnittansicht, welche einen Teil des optischen Nahfeldabtastkopfs darstellt;
  • 6 ist eine erläuternde Ansicht, welche einen Herstellungsprozess für den optischen Nahfeldabtastkopf, der in 5 dargestellt ist, zeigt;
  • 7 ist eine erläuternde Ansicht, welche eine Matrix der optischen Nahfeldabtastköpfe darstellt;
  • 8 ist eine Schnittansicht, welche einen Teil eines optischen Nahfeldabtastkopfs in einer zweiten Anordnung darstellt;
  • 9 eine Schnittansicht, welche einen Teil eines Siliciumsubstrats darstellt, das einen optischen Nahfeldabtastkopf gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung bildet;
  • 10 ist eine erläuternde Ansicht, welche einen Herstellungsprozess eines Siliciumsubstrats darstellt, das den optischen Nahfeldabtastkopf bildet, der in 9 dargestellt ist;
  • 11 eine Schnittansicht, welche einen Teil eines Siliciumsubstrats darstellt, das einen optischen Nahfeldabtastkopf gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung bildet;
  • 12 ist eine erläuternde Ansicht, welche ein Beispiel für einen Herstellungsprozess eines Siliciumsubstrats darstellt, das den optischen Nahfeldabtastkopf bildet, der in 11 dargestellt ist;
  • 13 ist eine erläuternde Ansicht, welche ein Beispiel für einen Herstellungsprozess eines Siliciumsubstrats darstellt, das den optischen Nahfeldabtastkopf bildet, der in 11 dargestellt ist;
  • 14 eine Schnittansicht einer Öffnung, die in einem Siliciumsubstrat in einem Herstellungsverfahren für einen optischen Nahfeldabtastkopf gemäß Ausführungsform 5 der Erfindung gebildet wird;
  • 15 eine Schnittansicht einer Öffnung mit einem Film, der auf einer Abschrägung in Ausführungsform der Erfindung 5 gebildet wird;
  • 16 ist eine Draufsicht einer sehr kleinen Öffnung nach einer Modifikation in Ausführungsform 5;
  • 17 ist eine Figur, welche eine Beziehung zwischen einer Filmdicke t und einem Vorsprungsmaß Δr darstellt, wenn ein Film auf der Abschrägung in Ausführungsform 5 ausgebildet ist;
  • 18 ist eine Figur, welche eine Beziehung zwischen einer Filmdicke t und einer Höhenabweichung Δz von einem untersten Teil eines maximal vorstehenden Punktes in Ausführungsform 5 darstellt;
  • 19 ist eine erläuternde Ansicht, welche eine Art und Weise des Steuerns der Größe oder der Form einer sehr kleinen Öffnung darstellt, die in einem ebenen Substrat gemäß Ausführungsform 5 der Erfindung gebildet wird;
  • 20 ist eine erläuternde Ansicht, welche eine Art und Weise des Steuerns der Größe oder der Form einer sehr kleinen Öffnung darstellt, die in einem ebenen Substrat gemäß Ausführungsform 6 der Erfindung gebildet wird;
  • 21 ist eine Schnittansicht, welche einen Teil eines optischen Nahfeldabtastkopfs gemäß Ausführungsform 7 der Erfindung darstellt;
  • 22 ist eine erläuternde Ansicht, welche einen Herstellungsprozess für den optischen Nahfeldabtastkopf, der in 21 dargestellt ist, zeigt;
  • 23 ist eine erläuternde Ansicht, welche eine Matrix der optischen Nahfeldabtastköpfe mit einem Lichtwellenleiter gemäß Ausführungsform 7 der Erfindung darstellt;
  • 24 ist eine Schnittansicht, welche einen Teil eines optischen Nahfeldabtastkopfs gemäß Ausführungsform 8 der Erfindung darstellt.
  • BESTE AUSFÜHRUNGSFORM DER ERFINDUNG
  • Im Folgenden werden Ausführungsformen von optischen Nahfeldabtastköpfen gemäß der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ausführlich beschrieben. Es ist zu beachten, dass die Erfindung nicht durch die Ausführungsformen beschränkt wird.
  • 1 veranschaulicht eine schematische Ansicht eines Beispiels für eine optische Speicher- und Auslesevorrichtung, welche als ein Hintergrund für spätere Erläuterungen der vorliegenden Erfindung, wie durch die Patentansprüche definiert, dient. Ein optischer Nahfeldabtastkopf 102 ist über einer Scheibe 101 (Medium), die sich mit hoher Geschwindigkeit dreht, so angeordnet, dass er infolge einer Schwebekraft, die durch eine Fluidbewegung ausgeübt wird, welche durch die Drehung und ein Lastgewicht eines Arms 103 bewirkt wird, eine konstante Distanz zur Scheibe 101 aufrechterhält. Die Art und Weise des Aufrechterhaltens der Distanz zur Scheibe 101 kann ein Verfahren zum Steuern der Interaktion, wie beispielsweise einen Tunnelstrom oder eine interatomare Kraft, die zwischen dem optischen Nahfeldabtastkopf 102 und der Medienoberfläche erzeugt wird, anwenden. Der optische Nahfeldabtastkopf 102 wird an einem Ende des Arms 103 getragen. Durch Bewegen des Arms 103 in einer horizontalen Richtung durch eine Drehwelle 104 mit einem Motor kann der optische Nahfeldabtastkopf 102 zu einem willkürlichen Punkt auf der Scheibe 101 abgetastet werden. Das Licht, das durch einen Lichtwellenleiter (oder es kann eine Lichtleitfaser sein) 105 fortgepflanzt wird, der mit dem Arm 103 verbunden ist; wird in einen Lichtwellenleiter (Lichteinführungsteil) eingeführt, der innerhalb des optischen Nahfeldabtastkopfs 102 zum Fortpflanzen von Licht in einer Richtung parallel zur Medienoberfläche vorgesehen ist, ohne eine Biegefunktion zu verhindern (eine Lichtleitfaser kann direkt in den Kopf eingefügt sein). Das Licht tritt durch eine Reflexionsschicht oder eine Fokussierungsfunktion, die im Nahfeldabtastkopf 102 ausgebildet ist, hindurch und wird durch eine sehr kleine Öffnung die in einer scheibenseitigen Fläche des optischen Nahfeldabtastkopfs 102 ausgebildet ist, in Nahfeldlicht umgewandelt, wodurch die Scheibe 101 beleuchtet wird. Das Streulicht, das durch die Interaktion zwischen dem Nahfeldlicht und einem mikroskopisch kleinen Bereich auf der Oberfläche der Scheibe 101 erzeugt wird, wird durch ein Lichtempfangselement, das innerhalb des optischen Nahfeldabtastkopfs 102 oder in der Nachbarschaft des optischen Nahfeldabtastkopfs 102 oder auf der Rückseite der Scheibe 101 vorgesehen ist, in ein elektrisches Signal umgewandelt und einer Signalverarbeitungsschaltung zugeführt, wodurch Informationen des mikroskopisch kleinen Bereichs ausgelesen werden. Der optische Nahfeldabtastkopf 102 weist eine Oberfläche auf einer Medienseite auf, welche in einer flachen Plattenfläche, um Luftdämpfung zu ermöglichen, oder in einer konvexkonkaven Form, die mit mehreren Parallelepipedplatten (202, 302, 402) angeordnet und verbunden ist, um einen Luftstromdurchgang bereitzustellen, wie in 2 bis 4 dargestellt, ausgebildet sein kann. Im Falle einer ebenen Oberfläche ist die sehr kleine Öffnung zum Erzeugen von Nahfeldlicht in der ebenen Oberfläche vorhanden. Für eine konvex-konkave Oberfläche ist die sehr kleine Öffnung 203 in einer Ebene auf der Medienseite der verbundenen Parallelepipedplatten 202 vorhanden, wie in 2 dargestellt. Andererseits kann, wie in 3 dargestellt, ein kegel- oder pyramidenförmiger Vorsprung zwischen den Parellelepipedplatten 302 oder auf einer Oberfläche in einem seitlichen ausgesparten Bereich ausgebildet sein, um eine sehr kleine Öffnung 303 an einem Ende davon zu bilden. Es ist natürlich auch möglich, die verbundene Parallelepipedplatte 402 auszuhöhlen und darin einen kegel- oder pyramidenförmigen Vorsprung 404 mit einer sehr kleinen Öffnung 403, die an einem Ende davon ausgebildet ist, bereitzustellen (4).
  • Indessen kann als eine Möglichkeit, um die Öffnung und das Medium in der Distanz nahe liegend zu machen, ein Schmiermittel zwischen das Nahfeldlicht und das Medium gefüllt werden. Indem die Dicke des Schmiermittels infolge der Drehung des Mediums oder dergleichen konstant gemacht wird und indem der optische Nahfeldabtastkopf dünn genug ausge bildet, wird kann die Distanz zwischen dem optischen Nahfeldabtastkopf und dem Medium durch Verwendung einer Oberflächenspannung des Schmiermittels voll verringert werden. Dies ermöglicht es, der Verformung des Mediums nachzufolgen, und stellt infolgedessen effektive Mittel bereit.
  • Hier erfolgt die Erläuterung der Struktur des optischen Nahfeldabtastkopfs. 5 stellt eine Schnittansicht eines Teils eines Nahfeldabtastkopfs 500 dar. In 5 ist auf einem Siliciumsubstrat 501 mit einer Öffnung 506 ein Lichtwellenleiter 504 durch einen Lichtreflexionsfilm 503 vorgesehen, und ferner ist ein Lichtreflexionsfilm 503 darauf vorgesehen.
  • Das Siliciumsubstrat 501 bildet eine Abschrägung 507 auf solch eine Weise, dass sie dasselbe durchdringt, um die sehr kleine Öffnung 506 aufzuweisen. Die Öffnung 506 weist einen mikroskopisch kleinen Durchmesser von weniger als 200 Nanometern auf, um infolge des Lichts, das durch die Abschrägung 507 induziert wird, Nahfeldlicht zu erzeugen. Die Abschrägung 507 wird durch Bilden des Siliciumsubstrats 502 bei Verwenden einer Technologie anisostropen Siliciumätzens gebildet. Auf der Abschrägung 507 wird der Lichtreflexionsfilm 502 gebildet, um das fortschreitende Licht von oben zu reflektieren und eine größere Menge von Licht zur Öffnung 506 zu sammeln.
  • Die Lichtwellenleiterschicht 504 wird auf der Innenseite der Abschrägung 507 und auf dem Silicium 501 gebildet. Auch auf der Lichtwellenleiterschicht 504 wird der Lichtreflexionsfilm 503 gebildet, um die Reflexionsleistung des Spiegels oder die Fortpflanzungsleistung durch den Lichtwellenleiter 504 zu verbessern. Das Licht, das von der Laserquelle oder durch die Lichtleitfaser, obwohl nicht dargestellt, ausgegeben wird, trifft auf einem Lichteintrittsende 505 in den Lichtwellenleiter 504 auf und wird durch den Lichtwellenleiter 504 zur Öffnung 506 geleitet. Über der Öffnung 506 ist ein Spiegel vorgesehen, um die Richtung von Licht zu ändern. Das Licht, das über den Lichtwellenleiter 504 fortgepflanzt wird, wird durch den Spiegel 508 reflektiert und in der Fortschreitrichtung zur Öffnung gelenkt. Der Spiegel 508 weist eine konvexe Oberflächenform auf, um das Reflexionslicht zu einer Nachbarschaft der Öffnung 506 zu sammeln.
  • Indessen kann der Spiegel 508 mit einem Gitter gebildet werden. Rillen werden in einem Abstand von fast einer Wellenlänge λ auf dem Spiegel 508 gebildet. Das Licht, das dort reflektiert wird, wird aufgrund der Wirkung des Gitters auf die Nachbarschaft der Öffnung 506 fokussiert. Das Licht, das durch den Spiegel 508 reflektiert wird und sich zur Öffnung 506 fortpflanzt, wird durch den Lichtreflexionsfilm 502, der innerhalb der Abschrägung 507 ausgebildet ist, reflektiert und weiter zur Öffnung 506 gesammelt. Das Fokussieren, wie zuvor beschrieben, stellt eine Sammlung von Licht mit örtlich hoher Energie bereit, wodurch die Intensität von Nahfeldlicht, das an der Öffnung 506 zu erzeugen ist, erhöht wird.
  • 6(A) und 6(B) sind erläuternde Ansichten, welche einen Herstellungsprozess für einen optischen Nahfeldabtastkopf 500, der in 5 dargestellt ist, zeigen. 6(A) veranschaulicht eine Form, wie von der Seite gesehen, während 6(B) eine Form, wie von oben gesehen, veranschaulicht. Zuerst wird bei Schritt S101 durch ein Ätzverfahren mit Anisotropie für Silicium eine Abschrägung 507 in einem Siliciumsubstrat 501 gebildet. Zum Beispiel wird auf einer oberen Fläche eines Siliciumsubstrats mit einer Kristallorientierung (100) ein Thermooxidfilm oder Thermonitridfilm als eine Maske gegen anisotropes Ätzen gebildet. Ein Öffnungsfenster wird durch Verwenden einer Fotolithografietechnik, die in einem üblichen Halbleiterprozess verwendbar ist, in der Maske gebildet, um eine Siliciumfläche durch Ätzen freizulegen.
  • Anschießend wird die Fläche, die das Öffnungsfenster bildet, einer Ätzlösung ausgesetzt, um eine vierflächige Abschrägung einer umgekehrten Pyramidenstruktur im Siliciumsubstrat 501 zu bilden. Dann wird das Maskenmaterial, das auf dem Siliciumsubstrat 501 ausgebildet ist, entfernt, wodurch ein Siliciumsubstrat erhalten wird, das die Abschrägung 507 bildet. Die Ätzlösung verwendet zum Beispiel eine Kaliumhydroxid- oder K0H-Lösung oder eine Tetramethylammoniumhydroxid- oder TMAH-Lösung, die in Abhängigkeit von einer planaren Orientierung eine unterschiedliche Ätzrate aufweist, wodurch die Bildung einer Abschrägung leicht ermöglicht wird. Außerdem kann die Abschrägung alternativ zum Eintauchen in eine Ätzlösung durch Verwenden anisotropen Ätzens, z.B. Ätzen durch eine Vorrichtung für reäktives Ionenätzen (RIE für engl. reactive ion etching), gebildet werden.
  • Anschließend wird bei Schritt S102 das Siliciumsubstrat 501 von der Rückseite geätzt, um die Dicke des Substrats zu verringern, wodurch eine sehr kleine Öffnung 506 im Siliciumsubstrat 501 gebildet wird. Es ist zu beachten, dass dieses Ätzen bei der Bildung einer Öffnung 506 beendet wird. Als Ergebnis wird eine Öffnung 506 in einem untersten Teil der Abschrägung 507 gebildet. Die Öffnung 506 wird in einer Größe von ungefähr 50 nm bis 30 μm gebildet. Das Ätzen kann Nassätzen oder Trockenätzen verwenden.
  • Indessen kann die Öffnung 506 in dem Prozess von Schritt S101 ohne Durchführen des Prozesses von Schritts S102 gebildet werden. Das heißt, die Öffnung 506 kann durch Ätzen von der Oberfläche und durch das Siliciumsubstrat 501 gebildet werden.
  • Anschließend wird bei Schritt S103 ein Material mit einem hohen Lichtreflexionsvermögen, wie beispielsweise Aluminium (Al) oder Gold (Au), in die Abschrägung und auf die obere Fläche des Siliciumsubstrats gelegt, um einen Lichtreflexionsfilm 502 zu bilden. Die Bildung des Lichtreflexionsfilms 502 macht es möglich, das Fortpflanzungslicht in der Nachbarschaft der Öffnung zu reflektieren und es auf die Öffnung 506 zu fokussieren. Dies führt zu einer Verstärkung des Lichts, das zur Öffnung 506 gesammelt wird, wodurch ein verstärktes Nahfeldlicht erzeugt wird.
  • Anschließend wird bei-Schritt S104 ein Lichtwellenleiter 504 über den Lichtreflexionsfilm 502 gelegt. Das Material für den Lichtwellenleiter 504 verwendet ein dielektrisches Material, wie beispielsweise Siliciumoxid oder Siliciumnitrid, oder ein Polymermaterial, wie beispielsweise Polyimid oder Polymethacrylat. Im Falle von Siliciumoxid erfolgt die Bildung leicht durch eine Sputtertechnik, eine CVD-Technik oder eine Verdampfungstechnik. Der Lichtwellenleiter 504 kann durch einen Kern und einen Mantel ausgebildet sein, die ein unterschiedliches Reflexionsvermögen aufweisen. In diesem Fall kann ein Fortpflanzungsverlust verringert werden, da Licht sich durch den Kern fortpflanzt, während es total reflektiert wird.
  • Indessen kann bei Schritt S104 ein Lichtwellenleiter 504, der zuvor hergestellt wurde, an den Lichtreflexionsfilm 502 gebunden oder darauf gebildet werden. In diesem Fall kann der Lichtwellenleiter nur auf der oberen Fläche des Siliciumsubstrats 501 angeordnet werden, ohne dass der Lichtwellenleiter in der Abschrägung gebildet wird. Das Bindeverfahren für den Lichtwellenleiter kann eine Anodenbindungstechnik, eine Metallbindungstechnik und dergleichen verwenden. Wenn eine Anodenbindungstechnik verwendet wird, wird der Lichtreflexionsfilm 502 auf dem Siliciumsubstrat 501 teilweise entfernt, und dann wird Siliciumoxid als ein Lichtwellenleiter 504 an die Oberfläche des Siliciumsubstrats gebunden. Wenn eine Metallbindungstechnik verwendet wird, wird ein Material ähnlich dem Lichtreflexionsfilm 502 auf einer Bindungsfläche des Lichtwellenleiters 504 gebildet, wodurch er an den Lichtreflexionsfilm 502 gebunden wird.
  • Anschließend wird bei Schritt S105 ein Lichtwellenleiter 504 unter Verwendung einer Fotolithografietechnik und Ätzen in der Form gesteuert. Unter Verwendung einer Fotolithografietechnik zur Verwendung in üblichen Halbleiterherstellungsprozessen wird ein Maskenmaterial auf den Lichtwellenleiter 504 gelegt und gemustert, um gegen Ätzen zu schützen. Danach wird der Lichtwellenleiter 504 geätzt, um das Maskenmaterial zu entfernen, wodurch der Lichtwellenleiter 504 gemustert wird. Ein Spiegel 508 wird beim Mustern des Lichtwellenleiters 504 gleichzeitig gebildet.
  • Der Spiegel 508 wird in solch einem Winkel ausgebildet, dass Licht, das in einer horizontalen Richtung fortschreitet, zur Öffnung 506 reflektiert werden kann. Außerdem wird eine konvexe Oberfläche bereitgestellt, um das reflektierte Licht auf die Nachbarschaft der Öffnung 506 zu fokussieren. Um den Spiegel 508 in solch einer Form zu bilden, verwendet das Ätzen für den Lichtwellenleiter 504 Trockenätzen, das Anisotropie besitzt, wie durch reaktives Ionenätzen gebildet.
  • Außerdem kann der Spiegel 508 in einer Gitterform gebildet werden. In diesem Fall werden Rillen in einem Abstand von ungefähr einer Wellenlänge λ auf dem Spiegel 508 gebildet. Die Herstellung des Gitters kann eine Mikrostrukturherstellungstechnik, wie beispielsweise Elektronenstrahlbildung, Trockenätzverfahren oder Ätzen mit fokussiertem Ionenstrahl, verwenden.
  • Schließlich wird bei Schritt S106 ein Lichtreflexionsfilm 503 auf dem Lichtwellenleiter 504 gebildet. Der Lichtreflexionsfilm 503 wird durch eine Sputtertechnik oder eine Vakuumverdampfungstechnik bei Verwenden eines hoch reflek tierenden Metallmaterials aus Al oder Au gebildet. Aufgrund des Lichtreflexionsfilms 503 reflektiert der Spiegel 508 Licht und ermöglicht es, eine größere Menge von Licht zur Nachbarschaft der Öffnung 506 zu sammeln. Dies führt zu einer Verstärkung des Lichts, das die Öffnung 506 erreicht, und macht es infolgedessen möglich, verstärktes Nahfeldlicht zu erzeugen. Außerdem entfernt die Bereitstellung des Lichtreflexionsfilms 503 optisches Rauschen von oben oder der Seite.
  • Der optische Nahfeldabtastkopf, der zuvor beschrieben wurde, weist eine Struktur auf, welche zusätzlich zur Funktion des Reflektierens von Licht zum Fokussieren von Licht dient, wobei die Nachbarschaft der Öffnung mit einer größeren Menge von Licht beleuchtet werden kann. Demgemäß kann intensives Nahfeldlicht leicht erzeugt werden.
  • Außerdem ermöglicht, da die sehr kleine Öffnung durch eine Technologie gebildet werden kann, die in einem Halbleiterherstellungsprozess verwendet wird, ein Siliciumsubstrat mit solch einer Öffnung insbesondere matrixförmiges Anordnen mit einer Mehrzahl von Öffnungen, die auf demselben Siliciumsubstrat als eine planare Sonde zum Erzeugen von Nahfeldlicht ausgebildet werden. Da die Herstellung durch einen Siliciumprozess erfolgt, wird außerdem eine Stapelverarbeitung möglich gemacht, wodurch er zur Massenproduktion geeignet ist. Die Herstellung kann auch ein kollektiver Prozess auf einer Halbleiterscheibe sein, und es gibt weniger Änderungen in den gebildeten planaren Sonden oder den gebildeten Öffnungen, wodurch die Produkteigenschaft stabilisiert wird. Außerdem kann die Sonde in der Größe verringert werden, und ihre Anzahl je Halbleiterscheibe kann erhöht werden, wodurch die Kosten gesenkt werden.
  • Außerdem wird der beschriebene optische Nahfeldabtastkopf durch den üblichen Halbleiterprozess gebildet. Demgemäß kann eine Mehrzahl von ihnen leicht zweidimensional auf ei nem gemeinsamen Siliciumsubstrat angeordnet werden, wie zuvor beschrieben. 7 stellt eine Struktur einer Matrix von optischen Nahfeldabtastköpfen 700 dar, welche die optischen Nahfeldabtastköpfe so aufweist, dass sie auf einem gemeinsamen Siliciumsubstrat in Form einer zweidimensionalen Matrix angeordnet sind. Ein Lichtwellenleiter 703 ist so ausgebildet, dass das Licht, das von einer Lichtquelle 702 leuchtet, zu oberen Öffnungsebenen von vier optischen Nahfeldabtastköpfen 701 geleitet wird. Das Licht, das durch die Lichtquelle 702 leuchtet, wird auf ein Eintrittsende des Lichtwellenleiters 703 geleuchtet, das in einer Endfläche eines Siliciumsubstrats 704 vorhanden ist, und dann in den Lichtwellenleiter 703 eingeführt. Das eingeführte Licht tritt durch einen Innenseite des Lichtwellenleiters 703 hindurch und wird wirksam zu den Nachbarschaften von Öffnungen der jeweiligen optischen Nahfeldabtastköpfe 701 geleitet, während es durch die Lichtreflexionsfilme, die in Abschrägungen ähnlich 5 vorgesehen sind, reflektiert wird. Infolge des geleiteten Lichts wird Nahfeldlicht von jeder Öffnung erzeugt. In der Matrix von optischen Nahfeldabtastköpfen 700, die in 7 dargestellt ist, sind die vier optischen Nahfeldabtastköpfe 701 auf einem Siliciumsubstrat für die eine Lichtquelle angeordnet. Es ist jedoch eine Vielfalt von Kombinationen ohne Beschränkung auf diese Struktur möglich.
  • Für der optischen Nahfeldabtastkopf, wie zuvor beschrieben, ist eine zweidimensionale Anordnung in einer Mehrzahl auf einem gemeinsamen Siliciumsubstrat strukturell möglich. Demgemäß wird die Kopfabtastung über einem Aufzeichnungsmedium auf ein Minimum reduziert, und optisches Aufzeichnen und Auslesen ist mit hoher Geschwindigkeit möglich. Außerdem ist durch Anpassen des Anordnungsintervalls an einen Informationsaufzeichnungseinheitenintervall auf dem Aufzeichnungsmedium Verfolgungslosigkeit durchführbar.
  • 8 stellt eine Schnittansicht eines Teils eines optischen Nahfeldabtastkopfs 800 in einer zweiten Anordnung davon dar, welche wiederum kein Teil der vorliegenden Erfindung ist, aber als Hintergrund dafür dient. In 8 ist ein Lichtwellenleiter 804 durch einen Lichtreflexionsfilm 802 auf einem Siliciumsubstrat 801 mit einer Öffnung 806 vorgesehen, und ferner ist ein Lichtreflexionsfilm 803 darauf vorgesehen, ähnlich dem optischen Nahfeldabtastkopf 500 gemäß der ersten Anordnung. Die Öffnung 806 weist einen mikroskopisch kleinen Durchmesser von weniger als 200 Nanometern auf, um infolge von Licht, das durch eine Abschrägung 807 eingeführt wird, Nahfeldlicht zu erzeugen.
  • Der optischen Nahfeldabtastkopf 800 gemäß dieser zweiten Anordnung weist eine Struktur auf, welche eine Fokussierungsfunktion in der Lichtwellenleiterschicht 804 besitzt, um zu bewirken, dass Licht auf ein Lichteintrittsende 805 für Lichteinfall auftrifft. Wenn, wie in 8 dargestellt, das Lichteintrittsende 805 in der Form in einer konvexen Oberflächenform ausgeführt ist, trifft das Licht, das von einer Laserlichtquelle oder einer Lichtleitfaser, die in der Figur nicht dargestellt sind, ausgestrahlt wird, an einem Lichteintrittsende 805 in die Lichtwellenleiterschicht 804 auf und wird durch einen Linseneffekt des Lichteintrittsendes 805 fokussiert. Das fokussierte Licht wird auf einem Spiegel 808 zu einer Richtung der Öffnung 806 reflektiert und auf die Nachbarschaft der Öffnung 806 geleuchtet. Die Abschrägung 807 in der Nachbarschaft der Öffnung ist mit einem Lichtreflexionsfilm 802 ausgebildet, um das Licht, das durch einen oberen Abschnitt des Lichtwellenleiters 804 durchgelassen wird, zu reflektieren und eine größere Menge von Licht auf die Öffnung 806 zu fokussieren. Das Fokussieren auf diese Weise sammelt örtlich hohe Energie von Licht und erhöht die Intensität von Nahfeldlicht, das durch die Öffnung 806 zu erzeugen ist.
  • Indessen kann das Lichteintrittsende 805 in einer Gitterform ausgeführt werden. In solch einem Fall werden Rillen in einem Abstand von ungefähr einer Wellenlänge λ auf dem Lichteintrittsende 805 gebildet. Hierbei wird das Licht, das auf den Lichtwellenleiter 804 auftrifft, infolge eines Effekts des Gitters fokussiert und durch Reflexion auf dem Spiegel 808 auf eine Nachbarschaft der Öffnung 806 geleuchtet.
  • Der optische Nahfeldabtastkopf 800 der zweiten Anordnung kann durch einen Herstellungsprozess ähnlich dem optischen Nahfeldabtastkopf der ersten Anordnung hergestellt werden. Die konvexe Oberflächenform im Lichteintrittsende 805 wird durch anisotropes Ätzen in einem Prozess von Schritt S105, der in 6 dargstellt ist, hergestellt. Zum Beispiel wird die Form einer konvexen Oberfläche unter Verwendung von reaktivem Ionenätzen gebildet. Indessen versteht es sich von selbst, dass, obwohl eine Fokussierungsfunktion für das Lichteintrittsende 805 bereitgestellt wird, sie im Lichtwellenleiter 804 gebildet werden kann. Außerdem kann der optische Nahfeldabtastkopf, obwohl er in 8 einen Beleuchtungsmodus darstellt, wie im optischen Nahfeldmikroskop genannt, auch im Sammelmodus verwendet werden.
  • Wie bereits erwähnt, besitzt der optische Nahfeldabtastkopf der zweiten Anordnung einen Funktion des Fokussierens von Licht auf einen Teil des Lichtwellenleiters, wodurch es möglich gemacht wird, eine größere Menge von Licht auf eine Nachbarschaft der Öffnung zu leuchten und infolgedessen ein intensives Nahfeldlicht in der Nachbarschaft der Öffnung leicht zu erzeugen.
  • Außerdem kann, da die sehr kleine Öffnung durch eine Technologie zur Verwendung im Halbleiterherstellungsprozess gebildet werden kann, das Siliciumsubstrat mit solch einer Öffnung insbesondere als eine planare Sonde verwendet werden, um Nahfeldlicht zu erzeugen. Insbesondere wird matrixförmiges Anordnen ermöglicht, wobei eine Mehrzahl von Öffnungen auf demselben Siliciumsubstrat ausgebildet wird. Aufgrund der Herstellung durch einen Siliciumprozess ist eine Stapelverarbeitung möglich, wodurch er zur Massenproduktion geeignet ist. Außerdem reduziert ein kollektiver Prozess auf einer Halbleiterscheibe Änderungen und stabilisiert die Produktcharakteristiken. Da die Sonde in der Größe verringert werden kann, und die Anzahl davon je Halbleiterscheibe zunimmt, können die Kosten gesenkt werden.
  • 9 stellt eine Schnittansicht eines Teils eines Siliciumsubstrats dar, das einen optischen Nahfeldabtastkopf einer ersten Ausführungsform der Erfindung bildet. In 9 ist ein Siliciumsubstrat veranschaulicht, wobei eine Abschrägung durch zwei verschiedene Neigungsflächen gebildet wird.
  • Der optische Nahfeldabtastkopf der ersten Ausführungsform wird in der Nachbarschaft einer Öffnung in der optischen Leistungsfähigkeit verbessert, indem die Neigungsfläche in der Nachbarschaft der Öffnung gemäßigt gemacht wird, d.h. der Abschrägungswinkel in der Nachbarschaft der Öffnung auf geweitet wird. Für Fortpflanzungslicht im Allgemeinen ist der Fortpflanzungsverlust in einer Region, in welcher der Lichtwellenleiter in der Breite kleiner als eine Wellenlänge λ, größer. Demgemäß wird durch Aufweiten des Winkels der Abschrägung in der Nachbarschaft der Öffnung die Region, in der die Breite kleiner als die Wellenlänge λ ist, verkleinert, wodurch es möglich gemacht wird, die Menge von Licht, das die Öffnung erreicht, zu vergrößern. Dies führt zu einer Steigerung der Intensität von Nahfeldlicht, das durch die Öffnung zu erzeugen ist.
  • Die Abschrägung 507 im Siliciumsubstrat 501, das in 5 dargestellt ist, wurde unter Verwendung anisotropen Ätzens auf Silicium hergestellt, wodurch die Neigungsfläche auf einer (111)-Ebene des Monokristallsiliciums gebildet wird. Aufgrund dessen beträgt der Winkel, der zwischen der Neigungsfläche der Abschrägung 507 und der unteren Fläche des Siliciumsubstrats 501 definiert wird, ungefähr 55 Grad.
  • Indessen wird in der Abschrägung des Siliciumsubstrats 901, das in 9 dargestellt ist, die Neigungsfläche durch die beiden verschiedenen Kristallflächen gebildet. Eine Oberstufenabschrägung 902 weist eine Neigungsfläche mit einem vergleichsweise abrupten Gradienten auf, die auf einer (111)-Ebene des Siliciumsubstrats ausgebildet ist, während eine Unterstufenabschrägung 903 eine Neigungsfläche mit einem vergleichsweise gemäßigten Gradienten aufweist, die zum Beispiel auf einer Ebene (311) des Siliciumsubstrats ausgebildet ist. Die Öffnung 904 des Siliciumsubstrats 901, die auf diese Weise strukturiert ist, weist einen Winkel von ungefähr 30 Grad auf, der zwischen der Neigungsfläche und der unteren Fläche des Siliciumsubstrats gegeben ist. Demnach wird im Vergleich zur Abschrägung in der Nachbarschaft der Öffnung, die im Siliciumsubstrat 501 ausgebildet ist, das in 5 dargestellt ist, eine weitwinkeligere Form bereitgestellt.
  • 10(A) und 10(B) sind erläuternde Ansichten, welche ein Beispiel für einen Herstellungsprozess für das Siliciumsubstrat 901, das in 9 dargestellt ist, zeigen. 10(A) veranschaulicht eine Form, wie von der Seite gesehen, während 10(B) eine Form, wie von oben gesehen, veranschaulicht.
  • Zuerst wird bei Schritt S201 ein Maskenmaterial 905 durch Verwenden einer Fotolithografietechnik zur Verwendung in der Halbleiterherstellung auf ein Siliciumsubstrat 901 gelegt und anschließend gemustert. Es ist zu beachten, dass das Mustern in einer schrittweisen Form mit zwei oder mehr Schritten in der Form erfolgen sollte. Das Maskenmaterial 905 verwendet Siliciumoxid, Siliciumnitrid, Photoresist oder dergleichen.
  • Anschließend wird bei Schritt S202 eine Technik anisotropen Ätzens von Silicium verwendet, um eine Abschrägung im Siliciumsubstrat zu bilden. Bei dieser Ätztechnik wird, wenn das Ätzen zum Beispiel mit einer Kaliumhydroxid- oder K0H-Lösung erfolgt, eine Abschrägung aufgrund eines Unterschieds in der Ätzrate in Abhängigkeit von einer planaren Orientierung von Silicium leicht gebildet.
  • Anschließend wird bei Schritt S203 das Maskenmaterial 905 geätzt, um das zweistufige Maskenmaterial 905 in eine einstufige Maske 906 umzubilden. Es ist zu beachten, dass dieses Umbilden durch isotropes Ätzen des Maskenmaterials 905 möglich ist. Als Ergebnis erscheint eine obere Fläche des Siliciumsubstrats mit einer planaren Orientierung von (100), die bislang durch das Maskenmaterial 905 bedeckt war, in einem Maskenöffnungsfenster neu.
  • Anschließend wird bei Schritt S204 anisotropes Ätzen von Silicium durchgeführt, um eine Abschrägung mit zwei Stufen im Siliciumsubstrat 901 zu bilden. Wenn das Ätzen durch eine KOH-Lösung mit unterschiedlicher Ätzrate in Abhängigkeit von einer planaren Orientierung erfolgt, wird die Neigungsfläche für die obere Abschrägung 902 auf einer Ebene (111) des Monokristallsiliciums gebildet, wohingegen die Neigungsfläche für die untere Abschrägung 903 auf einer Ebene (311) des Monokristallsiliciums gebildet wird. Demnach ist die Unterstufenabschrägung 903 in einer Neigungsfläche, die im Vergleich zur Oberstufenabschrägung 902 gemäßigt ist.
  • Anschließend wird bei Schritt S205 das Maskenmaterial 906 entfernt. Dann wird bei Schritt S206 das Siliciumsubstrat 901 an der Rückseite geätzt, um die Dicke des Substrats zu verringern, um dadurch eine sehr kleine Öffnung 904 im Siliciumsubstrat zu bilden. Es ist zu beachten, dass dieses Ätzen bei der Bildung einer Öffnung 904 beendet werden sollte. Als Ergebnis wird eine Öffnung 904 in einer unteren Fläche des Siliciumsubstrats 901 gebildet. Die Öffnung 904 wird zu einer Größe von ungefähr 50 nm bis 3 μm ausgebildet. Das Ätzen kann entweder Nassätzen oder Trockenätzen verwenden.
  • Bei Verwenden des Siliciumsubstrats 901, das durch die zuvor dargelegten Schritte hergestellt wird, werden die Schritte S103 bis S106 in der Reihenfolge ausgeführt, wie in 6 in der beschriebenen ersten Anordnung dargestellt wurde. Demnach wird ein optischer Nahfeldabtastkopf erhalten, der mit einem Lichtwellenleiter 504, einem Lichtreflexionsfilm 502, einem Lichtreflexionsfilm 503 und einem Spiegel 508 in einer konkaven Oberflächenform versehen ist. Indessen kann auch ein Lichteintrittsende 805 in einer konvexen Oberflächenform ähnlich jener, die in der zweiten Anordnung dargestellt wurde, bereitgestellt werden.
  • Im Übrigen stellten in der Erläuterung des optischen Nahfeldabtastkopfs gemäß dieser ersten Ausführungsform der Erfindung 9 und 10 die Abschrägungsbildung mit den zweistufigen oberen und unteren Neigungsflächen, die sich im Winkel unterscheiden, als Beispiel dar. Alternativerweise kann ein Siliciumsubstrat, das durch eine Mehrzahl von Neigungsflächen, d.h. drei oder vier Stufen, ausgebildet ist, verwendet werden, ohne auf die zweistufigen Neigungsflächen beschränkt zu sein.
  • Wie bereits erwähnt, kann der optische Nahfeldabtastkopf dieser ersten Ausführungsform der Erfindung stapelverarbeitet werden und ist aufgrund der Herstellung durch den Siliciumprozess, wie zuvor beschrieben, zur Massenproduktion geeignet. Außerdem verringert die Fähigkeit des Realisierens des kollektiven Prozesses auf einer Halbleiterscheibe Änderungen und stabilisiert die Produktcharakteris tiken. Darüber hinaus ist für die Sonde eine Größenreduktion möglich, und die Anzahl davon je Halbleiterscheibe nimmt zu, wodurch die Kosten gesenkt werden.
  • Indessen kann die Struktur mit einer sehr kleinen Öffnung ähnlich der beschriebenen ersten Anordnung bereitgestellt werden und als eine planare Sonde zum Erzeugen von Nahfeldlicht verwendet werden. Insbesondere ist die Struktur mit einer Mehrzahl von Öffnungen auf einem gemeinsamen Siliciumsubstrat, d.h. einer matrixförmigen Anordnung, leicht zu realisieren. Bei Verwendung als ein optischer Speicherkopf ist Hochgeschwindigkeitslichtaufzeichnen und -auslesen möglich.
  • Außerdem wird im optischen Nahfeldabtastkopf gemäß der ersten Ausführungsform, da das Siliciumsubstrat 901 verwendet wurde, welches in der Abschrägungsform in der Nachbarschaft der Öffnung 904 aufgeweitet ist, wie in 9 dargestellt, die Region mit einer Wellenlänge von λ oder kleiner im Lichtwellenleiter an einer Stelle in der Nachbarschaft der Öffnung verkleinert. Demnach kann der Lichtfortpflanzungsverltust in dieser Region verringert werden. Folglich kann das Licht, das auf die Nachbarschaft der Öffnung fokussiert wird, wirksam in Nahfeldlicht umgewandelt werden.
  • 11 stellt eine Schnittansicht eines Teils eines Siliciumsubstrats dar, das einen optischen Nahfeldabtastkopf gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung bildet. Dieser optische Nahfeldabtastkopf der zweiten Ausführungsform ist im Abschrägungswinkel in der Nachbarschaft der Öffnung aufgeweitet, wodurch ein Fortpflanzungsverlust in der Region, wo der Lichtwellenleiter zum Fortpflanzen von Licht in der Breite kleiner als die Wellenlänge λ ist, verringert wird. Demnach wird der Wirkungsgrad der Lichtumwandlung zum Erzeugen von Nahfeldlicht in der Nachbarschaft der Öffnung verbessert.
  • In einem Siliciumsubstrat 1101, das in 11 dargestellt ist, ist ein Loch ausgebildet, welches das Siliciumsubstrat durchdringt, um dadurch eine sehr kleine Öffnung 1103 in einer unteren Fläche zu bilden. Eine Abschrägung 1102, die im Loch ausgebildet ist, weist ihre Neigungsfläche so gegeben auf, dass sie in der Nachbarschaft der Öffnung 1103 im Winkel gemäßigt ist. Das Loch weist in seinem oberen Abschnitt eine Abschrägung 1102, welche in einem Neigungswinkel von ungefähr 55 Grad in Bezug auf die untere Fläche des Siliciumsubstrats 1101 ausgebildet ist, und in der Nachbarschaft der Öffnung eine Abschrägung 1103, welche in einem Neigungswinkel von ungefähr 10 Grad bis 30 Grad ausgebildet ist, auf.
  • 12 ist eine erläuternde Ansicht, welche ein Beispiel für einen Herstellungsprozess für das Siliciumsubstrat 1101, das in 11 dargestellt ist, zeigt. Zuerst wird bei Schritt S301 ein Maskenmaterial 1104 über einem Siliciumsubstrat 1101 durch Verwenden einer Fotolithografietechnik zur Verwendung in einer Halbleiterherstellung gemustert, und dann wird durch Verwenden einer Technik anisotropen Ätzens von Silicium eine Abschrägung im Siliciumsubstrat 1101 gebildet. Wenn das Ätzen zum Beispiel durch eine Kaliumhydroxid- oder K0H-Lösung erfolgt, ist die Ätzrate in Abhängigkeit von einer planaren Orientierung von Silicium unterschiedlich, und infolgedessen kann eine Abschrägung mit einem Neigungswinkel von ungefähr 55 Grad gebildet werden.
  • Anschließend wird bei Schritt S302 isotropes Ätzen von Silicium durchgeführt. Zum Beispiel ätzt das Ätzen durch XeF2 das Silicium isotrop. Das isotrope Ätzen wandelt einen untersten Teil der Abschrägung 1102 von einer spitzen Form in eine runde Form um. Als Ergebnis ist die Neigungsfläche der Abschrägung 1102 in der Nachbarschaft des untersten Teils von 10 Grad bis 30 Grad in Bezug auf die untere Fläche des Siliciumsubstrats 1101.
  • Anschließend wird bei Schritt S303 das Maskenmaterial 1104 entfernt. Anschließend wird bei Schritt S304 das Siliciumsubstrat 1101 an seiner Rückseite geätzt, um die Dicke des Substrats zu verringern, um dadurch eine sehr kleine Öffnung 1103 im Siliciumsubstrat zu bilden. Es ist zu beachten, dass das Ätzen bei der Bildung einer Öffnung 1103 beendet werden sollte. Als Ergebnis wird eine Öffnung 1103 in der unteren Fläche des Siliciumsubstrats 1101 gebildet. Die Öffnung 1103 wird zu einer Größe von 50 nm bis 3 μm ausgebildet. Indessen ist 13 eine erläuternde Ansicht, welche ein anderes Beispiel für einen Herstellungsprozess für das Siliciumsubstrat 1101, das in 11 dargestellt ist, zeigt.
  • In 13 wird zuerst bei Schritt 1401 ein Maskenmaterial 1304 durch Verwenden einer Fotolithografietechnik zur Verwendung in einer Halbleiterherstellung ähnlich Schritt S301 von 12 über einem Siliciumsubstrat 1301 gemustert, und dann wird durch Verwenden einer Technik anisotropen Ätzens für Silicium eine Abschrägung im Siliciumsubstrat gebildet. Das Maskenmaterial 1304 in diesem Fall verwendet einen Siliciumoxidfilm.
  • Anschließend wird bei Schritt S402 ein Siliciumoxidfilm 1305 über den Umfang des Siliciumsubstrats 1301 gebildet. Der Siliciumoxidfilm 1305 wird durch Anordnen des Siliciumsubstrats 1301 in einem heißen Thermooxidationsofen, um Oxidation auf der Oberfläche des Siliciumsubstrats 1301 zu bewirken, hergestellt. Der Oxidationsfilm neigt dazu, im untersten Teil der Abschrägung weniger ausgebildet zu sein. Als Ergebnis weist der Siliciumoxidationsfilm 1305 am untersten Abschrägungsteil im Vergleich zur Dicke des Siliciumoxidfilms 1305 an einer Abschrägungsneigungsfläche eine geringere Dicke auf.
  • Anschließend wird bei Schritt S403 der Siliciumoxidfilm 1305, der auf einem Umfang des Siliciumsubstrats 1301 ausgebildet ist, entfernt. Die Dicke des Siliciumoxidfilms 1305 in einem untersten Abschrägungsteil ist geringer als die Dicke des Siliciumoxidfilms 1305 auf der Abschrägungsneigungsfläche, folglich weist die Abschrägung 1302 des Siliciumsubstrats 1301 nach dem Entfernen des Siliciumoxidfilms 1305 eine Form auf, welche im Neigungsflächenwinkel gemäßigt und rund wird, wenn der unterste Teil näher kommt. Als Ergebnis weist die Neigungsfläche am untersten Teil der Abschrägung 1302 einen Winkel von 10 Grad bis 30 Grad in Bezug auf die untere Fläche es Siliciumsubstrats 1301 auf.
  • Anschließend wird bei Schritt S404 das Siliciumsubstrat 1301 ähnlich dem Schritt S304 von 12 an der Rückseite geätzt, um eine sehr kleine Öffnung 1303 von ungefähr 50 nm bis 3 μm im Siliciumsubstrat 1301 zu bilden. Beim Herstellungsprozess für den optischen Nahfeldabtastkopf gemäß Ausführungsform 4 werden durch Verwenden eines Siliciumsubstrats 1301, das durch die Prozesse hergestellt wird, wie zuvor beschrieben, oder eines Siliciumsubstrats 1101 die Schritte S103 bis S106 von Ausführungsform 1 in der Reihenfolge ausgeführt.
  • Wie bereits erwähnt, kann der optische Nahfeldabtastkopf der zweiten Ausführungsform der Erfindung stapelverarbeitet werden und ist aufgrund der Herstellung durch den Siliciumprozess, wie zuvor beschrieben, zur Massenproduktion geeignet. Außerdem kann die Struktur mit einer sehr kleinen Öffnung ähnlich der beschriebenen ersten Anordnung bereitgestellt werden und als eine planare Sonde zum Erzeugen von Nahfeldlicht verwendet werden. Insbesondere ist die Struktur mit einer Mehrzahl von Öffnungen auf einem gemeinsamen Siliciumsubstrat, d.h. einer matrixförmigen Anordnung, leicht zu realisieren. Bei Verwendung als ein optischer Speicherkopf ist Hochgeschwindigkeitslichtaufzeichnen und – auslesen möglich.
  • Außerdem wird im optischen Nahfeldabtastkopf gemäß der zweiten Ausführungsform, da das Siliciumsubstrat 1101 verwendet wurde, welches in der Nachbarschaft der Öffnung 904 in der Abschrägungsform auf geweitet ist, wie in 11 dargestellt, die Region mit einer Wellenlänge von λ oder kleiner im Lichtwellenleiter an einer Stelle in der Nachbarschaft der Öffnung verkleinert. Demnach kann der Lichtfortpflanzungsverlust in dieser Region verringert werden. Folglich kann das Licht, das auf die Nachbarschaft der Öffnung fokussiert wird, wirksam in Nahfeldlicht umgewandelt werden.
  • Es ist zu beachten, dass der optische Nahabtastfeldkopf gemäß den ersten beiden Ausführungsformen außer als ein optischer Nahfeldabtastkopf als ein optischer Speicherkopf auch als eine optische Sonde für optische Mikroskope verwendet werden kann.
  • Als Nächstes erfolgen Erläuterungen über ein Verfahren zum Ausbilden der Öffnung davon mit Genauigkeit und Wiederholbarkeit zu einer Zielgröße oder Zielform in einer planaren Sonde als ein optischer Nahfeldabtastkopf gemäß den zuvor erläuterten Ausführungsformer.
  • Für gewöhnlich wird in einer planaren Sonde ein Lichtreflexionsfilm, wie in der ersten Anordnung erklärt, auf der Abschrägung ausgebildet, um Fortpflanzungslicht wirksam zu der sehr kleinen Öffnung zu leiten. Der Lichtreflexionsfilm wird bereitgestellt, um Fortpflanzungslicht, das in die Öffnung des optischen Nahfeldabtastkopfs einzuführen ist, zu reflektieren. Die Größe und Form einer Öffnung wurde durch eine Kante eines Lochs definiert, das infolge des Realisierens eines Ätzprozesses gebildet wurde, wie in 6 dargestellt wurde.
  • Demgemäß wurde die Dicke des Lichtreflexionsfilms in solch einem Maß ausgewählt, das keine Auswirkung auf die Lochkante im Siliciumsubstrat hat. Wie jedoch bereits beim „Problem, das die Erfindung lösen soll" erörtert, treten, wenn eine sehr kleine Öffnung durch einen Ätzprozess gebildet wird, häufig Änderungen in der Größe und Form auf. Selbst wenn eine genaue Steuerung beim Ausbilden des Lichtreflexionsfilms zu einer geringen Dicke realisiert werden kann, war es unmöglich, ein intensives Nahfeldlicht zu erhalten, das als eine Planare Sonde gedacht ist.
  • Das Herstellungsverfahren für einen optischen Nahfeldabtastkopf gemäß der dritten Ausführungsform ist, eine Öffnung mit einer Größe, die größer als eine Zielgröße ist, oder einer von einer Zielform verschiedenen Form durch einen Ätzprozess oder dergleichen auf einem Siliciumsubstrat zu bilden und eine größere Dicke eines Lichtreflexionsfilms auf einer Abschrägung zu bilden, um dadurch eine Endgröße oder Endform der sehr kleinen Öffnung zu definieren.
  • 14 ist eine Schnittansicht einer Öffnung, die in einem Siliciumsubstrat durch ein Verfahren anisotropen Ätzens, isotropen Ätzens oder dergleichen gebildet wird. In 14 wird die sehr kleine Öffnung 1403 durch Bilden einer Abschrägung 1402 in einem Siliciumsubstrat 1401 bereitgestellt. Diese kleine Öffnung 1403 ist jedoch größer als eine Zielgröße oder in einer Form, die sich in der Form von einer Zielform unterscheidet.
  • Ein Lichtreflexionsfilm wird auf einer Oberfläche des Siliciumsubstrats 1401 gebildet. Die Bildung solch eines Lichtreflexionsfilms wird für gewöhnlich durch Verwenden einer Sputtertechnik, einem CVD-Verfahren, einer Verdampfungstechnik oder dergleichen realisiert und durch stufenweises Auftragen (im Folgenden als Filmbildung bezeichnet) einer Teilchenmaterie eines Materials, wie beispielsweise Aluminium (Al) oder Gold (Au), mit einem hohen Reflexionsvermögen für eine Wellenlänge λ von Fortpflanzungslicht, das zum Erzeugen von Nahfeldlicht verwendet wird, auf ein Objekt (in diesem Fall insbesondere auf die Abschrägung 1402) erreicht wird.
  • In 14 stellen der Pfeil A und der Pfeil B eine Richtung der Filmbildung, d.h. eine ankommende Richtung der zuvor erwähnten Teilchen, dar. Für gewöhnlich erfolgt die Filmbildung in einer vertikalen Richtung in Bezug auf das Siliciumsubstrat 1401, wie bei Pfeil A dargestellt. Es ist jedoch auch möglich, einen Film durch Verschieben des Filmbildungswinkels, zum Beispiel wie bei Pfeil B dargestellt, zu bilden.
  • 15 ist eine Schnittansicht einer Öffnung, die im Siliciumsubstrat nach der Filmbildung ausgebildet ist. In 15 ist ein Metallfilm 1504 als ein Lichtreflexionsfilm in einer Filmdicke von t filmgebildet. Hierbei bildet die Filmdicke eine Dicke des Metallfilms 1504 von einer oberen Fläche des Siliciumsubstrats 1401 in einer vertikalen Richtung zur oberen Fläche des Siliciumsubstrats 1401 (der Fläche ohne die Abschrägung 1402). Durch das Filmbilden eines Metallfilms 1504 zu einer ausreichenden Dicke auf der Abschrägung 1402 steht der Metallfilm 1504 in einem Umfang der sehr kleinen Öffnung 1403 um ein Vorsprungsmaß Δr zu einer Mitte der sehr kleinen Öffnung 1403 vor, um eine sehr kleine Öffnung mit einer Größe D (im Folgenden als eine sehr kleine Öffnung nach der Korrektur bezeichnet) zu bilden, die kleiner als eine Größe d einer ersteren sehr kleinen Öffnung (im Folgenden als eine sehr kleine Öffnung vor der Korrektur bezeichnet) ist. Dass heißt, die Intensität des zu erzeugenden Nahfeldlichts wird durch die sehr kleine Öffnung nach der Korrektur definiert. Demgemäß besteht eine Beziehung D = d – 2Δr. Hierbei zeigt das Vorsprungsmaß Δr eine Länge von einer Kante der sehr klei nen Öffnung vor der Korrektur bis zu einem Vorsprung des Metallfilms 1504 in einer Richtung entlang einer unteren Fläche des Siliciumsubstrats 1401 an.
  • Außerdem wird, wie in 15 dargestellt, die Größe D der sehr kleinen Öffnung nach der Korrektur nicht durch den Metallfilm 1504 in einer Richtung entlang der unteren Fläche des Siliciumsubstrats 1401 definiert, sondern in einer Position, welche um Δz darüber von der unteren Fläche des Siliciumsubstrats 1401 abweicht. Das heißt, dieses Δz stellt eine Abweichung in der Höhe zwischen der Öffnung nach der Korrektur und der Öffnung vor der Korrektur dar. Hierbei ist es ausreichend, eine Bedingung zum Erzeugen von Nahfeldlicht zu erfüllen, wenn D < λ gegeben ist. Es besteht jedoch aufgrund des Erfordernisses einer Öffnungsgröße, die kleiner als eine Beugungsgrenze ist, eine Notwendigkeit, eine Beziehung von D < λ/2 zu erfüllen.
  • Da das Vorsprungsmaß Δ proportional zu einer Filmdicke t ist, kann die Größe D einer sehr kleinen Öffnung nach der Korrektur durch die Dicke t gesteuert werden. 16(a) ist eine Draufsicht einer sehr kleinen Öffnung nach der Korrektur, wenn die Richtung der Filmbildung bei Pfeil A in 14 genommen wird. Wie in 16(a) dargestellt, stellt eine Öffnung, welche um ein Vorsprungsmaß Δr von der sehr kleinen. Öffnung vor der Korrektur nach innen abweicht, eine Größe und eine Form bereit, die zum Erzeugen von Nahfeldlicht wirkt.
  • 17 ist eine Figur, die eine Beziehung einer Filmdicke t und eines Vorsprungsmaßes Δr darstellt, wenn Al in der Filmbildungsrichtung A auf eine Abschrägung filmgebildet wird. Genauer gesagt stellt 17 jeweilige Graphen für Fälle dar, welche als ein Filmbildungsverfahren ein Vakuumverdampfungsverfahren und ein Sputterverfahren realisieren. Im Übrigen wird die Filmbildungsbedingung in diesem Fall mit einem Vakuumgrad von 3 × 10–6 Torr und einer Verdamp fungsrate von 700 Angström/min für das Vakuumverdampfungsverfahren genommen. Die Korngröße bei der Verdampfung ist vergleichsweise klein, um eine homogene Filmbildung auf einer Abschrägung bereitzustellen. Außerdem verwendet das Sputterverfahren einen Vakuumgrad von 3 × 10–3 Torr und eine Verdampfungsrate von 200 Angström/min. Die Korngröße ist vergleichsweise klein, und die Filmdicke nimmt mit Annäherung an den untersten Teil der Abschrägung ab. Folglich ist das Vorsprungsmaß kleiner als im Fall mit dem Vakuumverdampfungsverfahren.
  • Aus 17 kann die Beziehung zwischen einer Filmdicke t und einem Vorsprungsmaß Δr als Δr > t/10 dargestellt werden. Das heißt, unter der zuvor erwähnten Filmbildungsbedingung ist das Vorsprungsmaß Δr nicht ein Zehntel einer Filmdicke t oder weniger. In einem Fall, in dem angenommen wird, dass das Vorsprungsmaß Δr in einem Verhältnis von einem Zehntel einer Filmdicke t oder weniger ist, muss eine sehr kleine Öffnung gebildet werden, um die Größe und Form einer Öffnung zu steuern, was zu Ineffizienz führt: Es ist daher vorzuziehen, einen Film knapp unter der zuvor erwähnten Filmbildungsbedingung zu bilden. Indessen kann beim Vakuumverdampfungsverfahren das Vorsprungsmaß Δr durch Senken der Verdampfungsrate unter die zuvor erwähnte Filmbildungsbedingung und Vergrößern der Korngröße auf beinahe Δr = t/2 erhöht werden.
  • 18 stellt eine Figur dar, welche eine Beziehung zwischen einer Filmdicke t und einer Höhenabweichung Δz eines maximalen Vorsprungs von einer unteren Fläche darstellt. Genauer gesagt veranschaulicht 18 einen Graphen für einen Fall des Realisierens eines Vakuumverdampfungsverfahrens als ein Filmbildungsverfahren, wobei die Filmbildungsbedingung wie jene von oben ist. Es ist aus 18 möglich, sie als Δz – t/3 auszudrücken. Das heißt, wenn die Filmdicke t zunimmt, nimmt auch die Höhenabweichung Δz zu.
  • Aus 17 und 18 nimmt, wenn die Filmdicke t vergrößert wird, um das Vorsprungsmaß Δr zu erhöhen, die Größe D einer sehr kleinen Öffnung nach der Korrektur ab, aber die Höhenabweichung Δz nimmt auch zu, und zwar mit dem Ergebnis, dass die Öffnungsposition, die zum Erzeugen von Nahfeldlicht wirkt, von der unteren Fläche distanziert ist. Dies bedeutet, dass aufgrund einer Beschaffenheit, dass Nahfeldlicht exponentiell. abschwächt, wenn es von der Öffnung distanziert ist, die Intensität von Nahfeldlicht bei zunehmender Höhenabweichung Δz abnimmt. Gleichzeitig bedeutet dies auch die Verringerung des Auflösungsvermögens, da sich Nahfeldlicht spreizt, wenn es von der sehr kleinen Öffnung distanziert ist. Wenn zum Beispiel die sehr kleine Öffnung und ein Aufzeichnungsmedium bis fast eine Größe der sehr kleinen Öffnung voneinander distanziert sind, wird das Auflösungsvermögen halbiert. Vorausgesetzt, dass diese Distanz eine Grenze des Auflösungsvermögens ist, kann die Größe D einer sehr kleinen Öffnung nach der Korrektur als Δz < D = d – 2Δr ausgedrückt werden. Daher wird Δz vorzugsweise nicht erhöht, sondern wünschenswerterweise so niedrig als möglich gehalten.
  • Indessen kann beim Vakuumverdampfungsverfahren die sehr kleine Öffnung nach der Korrektur zum Beispiel durch Neigen der Filmbildungsrichtung in der Form gesteuert werden. 16(b) ist eine Draufsicht einer sehr kleinen Öffnung nach der Korrektur, wenn die Filmbildungsrichtung bei Pfeil B in 14 genommen wird. 16(b) stellt einen Fall dar, in dem der Pfeil B in einer Richtung ist, die in Bezug auf eine Richtung, die vertikal zum Siliciumsubstrat 1401 ist, um 20 Grad geneigt ist. Wie in 16(b) dargestellt, ist der Metallfilm auf einer Fläche, die der Verdampfungsrichtung zugekehrt ist, dick ausgebildet. Der Metallfilm ist auf einer gegenseitigen Fläche dünn ausgebildet. Es bestätigte sich, dass der Zunahme/Abnahmebetrag des Vorsprungs maßes ungefähr 20% des Vorsprungsmaßes Δr für den Fall von 16(a) betrug.
  • Als eine Veranschaulichung ist in dem Fall der Filmbildung durch ein Vakuumverdampfungsverfahren dann, wenn eine Filmdicke von Al t = 150 Nanometer genommen wird, Δz = 40 bis 50 Nanometer und Δr 70 bis 80 Nanometer, wobei die Größe (der Durchmesser) einer sehr kleinen Öffnung vor der Korrektur d = 250 Nanometer ist, wohingegen die Größe einer sehr kleinen Öffnung nach der Korrektur D = 100 Nanometer ist. Dies erfüllt die zuvor dargelegte Formel Δz < D. Im Falle der Filmbildung durch ein Sputterverfahren sind die Höhenabweichung Δz und das Vorsprungsmaß Δr kleiner als jene im Vakuumverdampfungsverfahren, was naturgemäß Δz < D erfüllt.
  • In dem Vorhergesagten erfolgte eine Erläuterung für den Fall der Bildung eines Films auf der Abschrägung 52. Alternativerweise ist es auch möglich, einen Film auf einer Rückseite eines Siliciumsubstrats 1401 zu bilden und die Größe und Form einer sehr kleinen Öffnung zu steuern. 19 ist eine Schnittansicht einer Öffnung, die nach dem Bilden eines Films auf der Rückseite eines Siliciumsubstrats gebildet ist. Es ist zu beachten, dass in der Figur die Längen mit übereinstimmender Bedeutung mit jenen von 15 mit denselben Bezugszeichen benannt sind, um Erläuterungen davon wegzulassen.
  • In 19 besteht bei Realisieren eines Vakuumverdampfungsverfahren als ein Filmbildungsverfahren, wenn der Film auf der Abschrägung 1402 gebildet wird, fast kein Unterschied in der Beziehung zwischen einer Filmdicke t und eine Vorsprungsmaß Δr. Wenn jedoch ein Sputterverfahren realisiert wird, ist die Beziehung zwischen einer Filmdicke t und einem Vorsprungsmaß Δr derart, dass das Vorsprungsmaß Δr in Bezug auf die Dicke t zunimmt, da kein Hindernis, wie beispielsweise eine Abschrägung 1402, vorhanden ist.
  • Indessen ist die Beziehung zwischen einer Filmdicke t und einer Höhenabweichung Δz ähnlich dem Graphen, der in 18 dargestellt ist, oder in einer Tendenz weiterer Abnahme in der Höhenabweichung Δz. In diesem Fall unterscheidet sich die Höhenabweichung Δz jedoch von einem Fall des Bildens eines Films auf der Abschrägung 1402, da, wenn sie zunimmt, die Öffnung, die zum Erzeugen von Nahfeldlicht wirkt, näher zu einem Aufzeichnungsmedium bereitgestellt wird. Demgemäß kann in 19 die Größe einer sehr kleinen Öffnung nach der Korrektur D als t – Δz < D = d – 2Δr ausgedrückt werden. Aufgrund dessen kann die Filmdicke t nicht vergrößert werden.
  • Außerdem wird, wenn die Filmbildung sowohl auf der Abschrägung 1402 als auch der Rückseite des Siliciumsubstrats erfolgt, die sehr kleine Öffnung, die zum Erzeugen von Nahfeldlicht wirkt, hauptsächlich durch einen kleinsten Bereich definiert. In solch einem Fall kann Nahfeldlicht durch Vergrößern der Distanz zwischen einer kleinsten Öffnung und einer unteren Fläche einer planaren Sonde wirksam erzeugt werden.
  • Es ist zu erwähnen, dass die Filmdicke t, die zuvor erläutert wurde, größer als eine Lichteindringlänge (Fortpflanzungslichtinfiltration in Bezug auf den Metallfilm) sein kann, wobei, selbst wenn geringer als die Eindringlänge, kein besonderes Problem außer einer bloßen Verringerung der Reflexionsvermögens auftritt. Das Vorsprungsmaß Δr und die Vorsprungsform unterscheiden sich in Abhängigkeit vom Verfahren und der Bedingung der Filmbildung. Im Falle von Verdampfung wird das Vorsprungsmaß aufgrund einer Muldenrichtungsbündelung verringert. Bei der Filmbildung innerhalb der Abschrägung jedoch wird der Film sogar zur Nachbarschaft der Öffnung ausreichend ausgebildet.
  • Indessen nimmt beim Sputterverfahren das Vorsprungsmaß aufgrund eines tief liegenden Eintreffens zu. Bei der Filmbildung auf der Abschrägung besteht jedoch eine Tendenz einer geringeren Filmbildung in der Nachbarschaft der Öffnung.
  • Außerdem kann das Siliciumsubstrat in einem Fall des Verwendens von SOI (Silicium auf Isolator) dünn sein, oder dick, z.B. ungefähr 500, wie in einem üblichen Fall. Die Form und das Herstellungsverfahren der Abschrägung sind nicht nur durch anisotropes Ätzen, sondern können auch durch isotropes Ätzen sein, um eine gebogene Form bereitzustellen, wodurch sie nicht besonders eingeschränkt sind. Außerdem kann ein Glassubstrat anstelle des Siliciumsubstrats eingesetzt werden, um eine Abschrägung durch isotropes Ätzen oder dergleichen zu bilden.
  • Bei dem zuvor beschriebenen Herstellungsverfahren von optischen Nahfeldabtastköpfen in der dritten Ausführungsform der Erfindung wird eine Öffnung in einem Siliciumsubstrat gebildet, die größer als eine Zielgröße oder Zielform ist, und ein Lichtreflexionsfilm, der auf einer Abschrägung der Öffnung und/oder einer Rückseite des Siliciumsubstrats zu bilden ist, wird im Ausmaß gesteuert, um dadurch eine Größe und Form einer sehr kleinen Öffnung zum Erzeugen von Nahfeldlicht zu steuern. Demgemäß ist es möglich, das Problem mit der Abweichung, die bei der mikro- skopisch kleinen Ausbildung einer Öffnung im Siliciumsubstrat durch einen Ätzprozess oder dergleichen verursacht wird, durch einen vergleichsweise leicht zu steuernden Filmbildungsprozess zu lösen. Demnach kann eine planare Sonde mit Ausbeute erhalten werden.
  • Als Nächstes erfolgt eine Erläuterung eines anderen Herstellungsverfahrens, nämlich einer vierten Ausführungsform, für einen optischen Nahfeldabtastkopf mit einer sehr kleinen Öffnung, die in Größe und Form gesteuert wird. Wie in der dritten Ausführungsform dargestellt wurde, wird eine sehr kleine Öffnung in einem Siliciumsubstrat gebildet, worauf eine Thermooxidation folgt. Zu diesem Zeitpunkt kann ein Thermooxidationsfilm, der auf einer Oberfläche gebildet wird, in Abhängigkeit von einem Oxidationsgrad in der Filmdicke gesteuert werden. Da jedoch in dem Bereich, der oxidiert wird, eine volumetrische Änderung stattfindet kann auch das Ausmaß dieser volumetrischen Änderung gesteuert werden. 20 ist eine Schnittansicht, welche eine Art und Weise veranschaulicht, wie eine volumetrische Änderung bewirkt wird und die sehr kleine Öffnung sich in der Größe ändert. Wie in 20 dargestellt, ändert die Bildung eines Thermooxidationsfilms 2005 die Form einer ersteren Abschrägung und einer sehr kleinen Öffnung (Wellenlinien in der Figur) in eine Form um, welche durch durchgehende Linien dargestellt ist.
  • Die Oxidation eines Siliciumsubstrats (für gewöhnlich eine Thermooxidation) bewirkt in Abhängigkeit von einer Oxidationsfilmdicke (für gewöhnlich höchstens ungefähr 1,2 Mikrometer) eine volumetrische Änderung. Obwohl die erstere Form durch eine gestrichelte Linie dargestellt ist, stellt die volumetrische Änderung eine Form mit durchgehender Linie bereit. Eine Oxidationsfilmregion wird nach außen und nach innen ungefähr 1:1 gebildet. Da die Dicke des Thermooxidationsfilms für gewöhnlich höchstens ungefähr 1,2 Mikrometer beträgt, kann die Öffnung nach innen um höchstens 600 Nanometer kleiner gemacht werden (ungefähr 1,2 Mikrometer im Durchmesser). Nach einer Ionenimplantation oder dergleichen besteht die Möglichkeit, dass die Filmdicke weiter zunimmt.
  • Das Steuern der Oxidationsfilmdicke ermöglicht die Steuerung der volumetrischen Änderung, d.h. des Vorsprungsmaßes. Es ist zu beachten, dass, da der Oxidationsfilm für gewöhnliches Licht (sichtbares Licht usw.) durchlässig ist, für gewöhnlich eine Metallfilm beim Bilden einer sehr kleinen Öffnung erforderlich ist. Solch ein Metallfilm ist jedoch ausreichend, wenn er eine Abschattung bereitstellen kann, und er muss nicht so dick sein, wie in Ausführungsform 5 dargestellt wurde. Der Metallfilm kann entweder auf einer oberen Seite oder auf einer unteren Seite sein, wobei lediglich die Emissionsleistung von Licht durch die sehr kleine Öffnung geändert wird. Neben der Thermooxidation kann eine Ionenimplantation verwendet werden, da eine Ionenimplantation Silicium amorph macht und eine volumetrische Änderung bewirkt. Bei anderen Verfahren zum Bewirken einer volumetrischen Änderung gibt es keine Beschränkung auf Thermooxidation oder Ionenimplantation.
  • Bei dem zuvor beschriebenen Herstellungsverfahren eines optischen Nahfeldabtastkopf in der vierten Ausführungsform der Erfindung wird eine größere Öffnung als eine Zielgröße oder eine Zielform in einem Siliciumsubstrat gebildet, und es erfolgt eine Thermooxidation oder eine Ionenimplantation auf einer oder in eine Oberfläche, welche eine Abschrägung der Öffnung umfasst, wodurch eine Größe und Form einer sehr kleinen Öffnung zum Erzeugen von Nahfeldlicht definiert wird. Demgemäß ist es möglich, das Problem mit der Abweichung, welche durch die mikroskopisch kleine Ausbildung einer Öffnung im Siliciumsubstrat durch einen Ätzprozess oder dergleichen verursacht wird, durch vergleichsweise leicht zu steuernde Thermooxidations- oder Ionenimplantationsprozesse zu lösen. Demnach kann eine planare Sonde mit Ausbeute erhalten werden.
  • 21 stellt eine Schnittansicht eines Teils eines optischen Nahfeldabtastkopfs 2100 gemäß einer fünften Ausführungsform der Erfindung dar. Der optische Nahfeldabtastkopf 2100 gemäß der vorliegenden Erfindung ist durch ein ebenes Substrat 2101 mit einem Loch in Form einer umgekehrten Pyramide mit einer Spitze, welche eine sehr kleine Öffnung bildet, einem Lichtwellenleiter 2103 zum Fortpflanzen von Licht zu der sehr kleinen Öffnung, einem Vorsprung 2102, der durch einen Teil des Lichtwellenleiters 2103 strukturiert ist und eine Pyramidenform aufweist, die von der sehr kleinen Öffnung vorsteht, und einem Lichtrefexionsfilm 2104, der auf einem Umfang des Lichtwellenleiters 2103 in einem Bereich mit Ausnahme des Vorsprungs 2102 ausgebildet ist, um das Licht zu reflektieren, das sich durch eine Innenseite des Lichtwellenleiters 2103 fortpflanzt, strukturiert. Der Lichtwellenleiter 2103 kann durch einen Kern zum Fortpflanzen von Licht und einen Mantel, der auf einem Außenumfang davon vorgesehen ist, strukturiert sein. Der Mantel weist ein Reflexionsvermögen auf, das im Vergleich zu einem Reflexionsvermögen des Kerns verhältnismäßig gering ist.
  • Obwohl in 1 nicht dargestellt, trifft das Licht, das von einer Laserlichtquelle oder durch eine Lichtleitfaser ausgegeben wird, auf ein Lichteintrittsende 2105 in den Lichtwellenleiter 2103 auf und pflanzt sich durch ein Ende des Lichtwellenleiters 2103 fort, während es durch die Lichtreflexionsschicht 2104, die auf einem Umfang des Lichtwellenleiters 2103 ausgebildet ist, reflektiert wird. Aufgrund der Reflexionswirkung durch die Lichtreflexionsschicht 2104 kann dem Ende des Lichtwellenleiters 2103 eine größere Menge von Licht zugeführt werden. Das ebene Substrat 2101 ist mit einer optisch sehr kleinen Öffnung ausgebildet. Der Lichtwellenleiter 2103 steht an seinem Ende von der sehr kleinen Öffnung vor und bildet einen Vorsprung 2102 in Form einer Pyramide. Der Vorsprung 2102 hat eine Größe mit einer Höhe von weniger als 200 nm und einer Seitenlänge auf der unteren Fläche von weniger als 200 nm, wobei die Lichtreflexionsschicht 2104 nicht darauf ausgebildet ist. Dieser Vorsprung 2102 pflanzt, da er durch einen Teil des Lichtwellenleiters 2103 strukturiert ist, eine größere Menge von Licht zum Vorsprung 2102 fort. Als Ergebnis kann eine größere Menge von Nahfeldlicht, das vom Fortpflanzungslicht umgewandelt wurde, in einem Umfang des Vorsprungs 2102 erzeugt werden, der von der sehr kleinen Öffnung vorsteht. Außerdem weist das Ende (der Vorsprung 2102) des pyramidenförmigen Lichtwellenleiters 2103, das von dem ebenen Substrat 2101 vorsteht, ein Verhältnis von Höhe zu einer Seite auf der unteren Fläche von ungefähr √3 – 2:2 auf und ist so strukturiert, dass eine Region, in welcher der Lichtwellenleiter in der Breite kleiner als eine Wellenlänge von Licht ist, sehr kurz ist. Als Ergebnis wird die Abschwächung der Lichtintensität in der Region, in welcher die Lichtwellenleiterbreite geringer als eine Lichtwellenlänge ist, verringert, wodurch die Zufuhr von intensivem Nahfeldlicht durch den Vorsprung 2102 ermöglicht wird. Durch derartiges Anordnen des Vorsprungs 2102 in der Nähe, wo der größere Teil von Nahfeldlicht zu einer Probenfläche lokalisiert wird, kann Nahfeldlicht an einer Probenfläche gestreut werden, um optische Informationen über einen sehr kleinen Bereich von Licht abzuleiten (Beleuchtungsmodus).
  • Andererseits wird das Nahfeldlicht, das an einer Probenfläche lokalisiert wird, durch den Vorsprung 2102 am Ende des Lichtwellenleiters 2103 gestreut und als Fortpflanzungslicht abgeleitet und dann an einer Hinterseite des Lichteintrittsendes 2105 zu einem Detektor eingeführt. Dieser kann auch optische Informationen über einen sehr kleinen Bereich erfassen (Sammelmodus). Auch in diesem Fall kann, da die Region, in welcher die Lichtwellenleiterbreite im Vorsprung 2102 am Ende des Lichtwellenleiters 2103 kleiner als eine Lichtwellenlänge von Licht ist, ganz eng strukturiert ist, der größere Teil von Nahfeldlicht in Fortpflanzungslicht gestreut werden und mit einem geringen Fortpflanzungsverlust durch die Lichtreflexionsschicht 2104 zum Lichteintrittsende 2105 geleitet werden.
  • Indessen ist, wenn Nahfeldlicht an der sehr kleinen Öffnung erzeugt wird, die auf dem ebenen Substrat vorgesehen ist, wie in einer planaren Sonde, die im herkömmlichen Stand der Technik erörtert wurde, die Auflösung (das Auflösungsvermö gen) eines erhältlichen optischen Bildes fast in demselben Grad wie die Größe der Öffnung. In dem optischen Nahfeldabtastkopf 2100, der in 21 dargestellt ist, wird Nahfeldlicht jedoch um den Vorsprung 2102 als ein Teil des Lichtwellenleiters lokalisiert, der von der sehr kleinen Öffnung vorsteht, das ein Auflösungsvermögen aufweist, das einem Krümmungsradius des Vorsprungendes entspricht. Demgemäß ist es möglich, ein optisches Bild mit einer Auflösung (einem Auflösungsvermögen) von dem optischen Bild, das durch die sehr kleine Öffnung erhalten wird, zu erfassen.
  • Außerdem kann in dem optischen. Nahfeldabtastkopf 2100, der in 21 dargestellt ist, obwohl der Lichtreflexionsfilm 2104 nicht auf einem Umfang des Vorsprungs 2102, der von der sehr kleinen Öffnung vorsteht, ausgebildet ist, ein Lichtreflexionsfilm 2104 strukturell auf einem Umfang des Vorsprungs 2102 bereitgestellt werden, und es kann eine optische Öffnung an einem Ende des Vorsprungs 2102 gebildet werden. In diesem Fall kann einer Nachbarschaft des Endes des Vorsprungs 2102 durch die Wirkung des Lichtreflexionsfilms 2104, der auf einem Umfang des Vorsprungs 2102 ausgebildet ist, eine größere Menge von Licht zugeführt werden.
  • 22 ist eine erläuternde Ansicht, welche einen Herstellungsprozess für den optische Nahfeldabtastkopf, der in 21 dargestellt ist, zeigt.
  • Zuerst verwendet bei Schritt S501 ein Substrat ein Siliciumsubstrat 2200, das ein Monokristallsilicium mit einer planaren Orientierung von (100) ist. Es ist auch möglich, ein Monokristallsilicium mit einer planaren Orientierung von (110) oder (111), ein dielektrisches Kristall, wie beispielsweise Glas und Quarz, oder ein Halbleiterkristall, wie beispielsweise GaAs, zu verwenden.
  • Als Nächstes wird bei Schritt S502 durch ein Ätzverfahren mit Anisotropie für Silicium eine Aussparung 2201 in Form einer umgekehrten Pyramide im Siliciumsubstrat 2200 gebildet. Ein Thermooxidationsfilm als ein Maskenmaterial wird auf dem Substrat gebildet und in gewünschten Bereichen durch Fotolithografie und Ätzen gemustert, um dadurch das Silicium freizulegen. Das Ätzen erfolgt auf dem Silicium in gemusterten Bereichen durch anisotropes Kristallachsätzen mit einer Kaliumhydroxidlösung oder einer Tetramethylammoniumlösung. Zu diesem Zeitpunkt wird eine Aussparung 2201 in Form einer umgekehrten Pyramide gebildet, welche durch vier Flächen umgeben ist, die der Ebene (111) entsprechen. Außerdem kann die Aussparung 2201 alternativ zum Eintauchen in eine Ätzlösung durch Verwenden anisotropen Trockenätzens, z.B. durch eine Vorrichtung für reaktives Ionenätzen (RIE), gebildet werden. Das Maskenmaterial kann SiO2 oder einen Nitridfilm anstelle des Thermooxidfilms verwenden. Danach wird der Thermooxidfilm als ein Maskenmaterial durch eine Mischlösung aus Fluorwasserstoffsäure und Ammoniumfluorid entfernt.
  • Als Nächstes wird bei Schritt S503 eine Lichtreflexionsschicht 2202 gebildet. Die Filmbildung erfolgt durch ein Vakuumverdampfungsverfahren derart, dass ein reflektierender Metallfilm aus Au, Al oder dergleichen bis zu einem untersten Teil der Aussparung 2201 vergraben wird. Das Bedeckungsverfahren kann ein Sputterverfahren oder ein Ionenplattierverfahren verwenden. Die Bereitstellung eines Lichtreflexionsfilms 2202 macht es möglich, das Licht, das sich durch den Lichtwellenleiter fortpflanzt, zur Öffnung zu leiten, wobei er auch als ein Abschattungsfilm gegen externes Licht dient.
  • Als Nächstes wird bei Schritt S504 ein Dielektrikum als ein Lichtwellenleiter 2203 über einer oberen Fläche des Lichtreflexionsfilms 2202 filmgebildet. Das Material für den Lichtwellenleiter 2203 kann ein dielektrisches Material, wie beispielsweise Siliciumoxid oder Siliciumnitrid, oder ein Polymermaterial, wie beispielsweise Polyimid oder Polymethacrylat, verwenden. Im Falle von Siliciumoxid als ein dielektrisches Material erfolgt die Bildung leicht durch eine Sputtertechnik, CVD-Technik oder eine Vakuumverdampfungstechnik. Der Lichtwellenleiter 2203 kann durch einen Kern und einen Mantel mit unterschiedlichem Reflexionsvermögen gebildet werden. In diesem Fall pflanzt sich Licht durch Totalreflexion durch den Kern fort, wodurch ein Fortpflanzungsverlust verringert wird.
  • Als Nächstes wird bei Schritt S505 das Substrat an der Rückseite geätzt, um im Substrat einen mikroskopisch kleinen Vorsprung 2204 in Form einer Pyramide zu bilden, der durch einen Lichtreflexionsfilm 2202 bedeckt wird. Das Substrat wird in der Dicke durch Ätzen des Siliciumsubstrats 2200 an seiner Rückseite reduziert. Das Ätzen wird bei der Bildung eines mikroskopisch kleinen pyramidenförmigen Vorsprungs 2204 des Lichtreflexionsfilms 2202 beendet. Die Pyramide wird zu einer Größe mit einer Seite von ungefähr 50 nm bis 3 μm ausgebildet. Das Ätzen auf dem Siliciumsubstrat 2200 kann Nassätzen oder Trockenätzen verwenden.
  • Als Nächstes wird bei Schritt S506 der Metallfilm als der Lichtreflexionsfilm 2202 von der Rückseite des Substrats geätzt, um eine sehr kleine Öffnung mit einer Größe mit einer Seite von 50 bis 200 nm zu bilden. Gleichzeitig wird ein Vorsprung 2205 als ein Teil des Lichtwellenleiters gebildet, der vom Lichtreflexionsfilm entfernt wird. Das Ätzmaß des Metallfilms wird gesteuert, um eine Größe der Öffnung im Metallfilm einzustellen. Dies führt zur Bildung eines mikroskopisch kleinen pyramidenförmigen Vorsprungs 2205 aus einem dielektrischen Material, der an einem Ende des Lichtwellenleiters 2203 angeordnet ist. Bei einem AFM-Vorgang stellt dieser Vorsprung 2205 an seiner Spitze die Funktion einer Sonde bereit. Das Ätzen auf dem Metallfilm kann Trockenätzen oder Nassätzen verwenden.
  • Als Nächstes wird bei Schritt S507 der Lichtwellenleiter 2203 durch Verwenden einer Fotolithografietechnologie und Ätzen zu einer Form ausgebildet. wenn eine Fotolithografietechnologie zur Verwendung im üblichen Halbleiterprozess verwendet wird, wird ein Maskenmaterial zum Schutz gegen Ätzen auf den Lichtwellenleiter 2203 gelegt, und das Maskenmaterial wird gemustert. Danach wird der Lichtwellenleiter 2203 geätzt, und das Maskenmaterial wird entfernt. Somit kann der Lichtwellenleiter 2203 gemustert werden. Um die Rauheit an einer Endfläche des Lichtwellenleiters 2203 zu verringern, verwendet das Ätzen auf dem Maskenmaterial und dem Lichtwellenleitermaterial anisotropes Trockenätzen, wie durch reaktives Ionenätzen oder Induktionsplasmaätzen vorgeführt. Das Maskenmaterial verwendet amorphes Silicium, Polysilicium, einen Metallfilm, wie beispielsweise aus Cr, Al, WSi, Ni und Au, oder ein Photoresist.
  • Als Nächstes wird bei Schritt S508 ein Lichtreflexionsfilm 2206 auf einer oberen Fläche des Lichtwellenleiters 2203 filmgebildet. Ein Metallfilm, wie beispielsweise aus Au oder Al, mit hohem Reflexionsvermögen wird durch eine Vakuumverdampfungstechnik gebildet. Das Bedeckungsverfahren kann eine Filmbildung unter Verwendung einer Sputtertechnik oder Ionenplattiertechnik verwenden. Die Bereitstellung eines Lichtreflexionsfilms 2206 macht es möglich, Licht, das sich durch eine Innenseite des Lichtwellenleiters 2203 fortpflanzt, auf die Öffnung zu fokussieren, wobei er auch als ein Abschattungsfilm gegen externes Licht dient.
  • Der optische Nahfeldabtastkopf 2100, der in 21 dargestellt ist, kann durch das Verfahren, wie zuvor dargelegt, hergestellt werden. Der optische Nahfeldabtastkopf 2100, der in 21 dargestellt ist, kann jedoch auf eine ähnliche Weise hergestellt werden, wenn die Prozesse von Schritt S507 und S508 vor den Prozessen von Schritt S505 und S506 durchgeführt werden.
  • Wie bereits erwähnt, ist der optische Nahfeldabtastkopf 2100 der fünften Ausführungsform der Erfindung so strukturiert, dass er eine Funktion des Reflektierens von Licht hat. Außerdem weist in der Nachbarschaft der Öffnung des Lichtreflexionsfilms 2104, die an einem Ende des Lichtwellenleiters positioniert ist, die Region, in welcher die Lichtwellenleiterbreite kleiner als eine Lichtwellenlänge ist, eine schmale Struktur auf, um Lichtverlust um den Vorsprung 2102 herum zu verringern. Der Vorsprung 2102, der nicht durch den Lichtreflexionsfilm 2104 bedeckt ist, kann leicht verstärktes Nahfeldlicht erzeugen. Außerdem ist es möglich, eine optische Bildmessung oder eine Oberflächenformbeobachtung mit einer Auflösung durchzuführen, die einem Krümmungsradius am Ende des Vorsprungs 2102 entspricht.
  • Indessen wird, da die sehr kleine Öffnung und der Vorsprung zum Erzeugen von Nahfeldlicht durch die Technologie zur Verwendung in einem Halbleiterherstellungsprozess leicht gebildet werden können, ein matrixförmiges Anordnen ermöglicht, um eine Mehrzahl von optischen Nahfeldabtastköpfen auf einem gemeinsamen Siliciumsubstrat zu bilden. Da die Herstellung durch den Siliciumprozess erfolgt, ist es außerdem möglich, einen Stapelprozess zu realisieren, um dadurch zur Massenproduktion geeignet zu sein. Da die Herstellung auch ein kollektiver Prozess auf der Halbleiterscheibe sein kann, gibt es weniger Änderungen. Außerdem werden die Produktcharakteristiken stabilisiert. Darüber hinaus kann die Sonde in der Größe verringert werden, und demgemäß nimmt die Anzahl je Halbleiterscheibe zu, wodurch die Kosten gesenkt werden.
  • In dem Fall, in dem ein Material, auf welches ein Phasenänderungsaufzeichnungsmedium auftragbar ist, für ein Material eines Aufzeichnungsmediums verwendet wird, ist die Erhöhung der optischen Dichte ein wichtiger Faktor, da das Aufzeichnen davon einen Wärmemodus mit optischer Energie verwendet.
  • Demgemäß besteht für einen optischen Speicher, welcher Nahfeldlicht verwendet, ein Wunsch, eine ausreichend hohe Intensität von Nahfeldlicht zu erzeugen. Im optischen Speicherkopf der Erfindung wird die Erhöhung der Intensität von Nahfeldlicht durch die Fokussierungswirkung der Lichtreflexionsschicht, die in 21 dargestellt ist, in einer Richtung zur Öffnung oder die Verringerung der Breite des Lichtwellenleiters auf eine Wellenlänge oder weniger durch die Pyramidenform am Ende des Lichtwellenleiters erreicht. Außerdem ist das Auslesen und Schreiben von Daten in einem Bitintervall möglich, der einem Durchmesser des Endes des mikroskopisch kleinen Vorsprungs, der in 21 dargestellt ist, entspricht, wodurch die Erhöhung der Speicherbitdichte des optischen Speichers realisiert wird. Die zuvor dargelegten Erläuterungen sind über einen Beleuchtungsmodus in einem so genannten optischen Nahfeldmikroskop, wobei Nahfeldlicht durch Fokussieren von Licht auf einen Vorsprung eines optischen Speicherkopfs erzeugt wird. Der optische Nahfeldabtastkopf gemäß der Erfindung wirkt jedoch auch n einem so genannten Sammelmodus, wobei die Oberfläche eines Aufzeichnungsmediums durch ein anderes optisches System mit Licht beleuchtet wird, derart dass ein mikroskopisch kleiner Vorsprung Nahfeldlicht erfasst, das durch eine mikroskopisch kleine Informationsaufzeichnungsstruktur auf der Oberfläche des Aufzeichnungsmediums erzeugt wird. In solch einem Fall wird das Nahfeldlicht, das durch den Vorsprung erfasst wird, in Strealicht umgewandelt, und es pflanzt sich durch den Lichtwellenleiter fort und erreicht das Lichteintrittsende. Demgemäß wird ein Fotodetektor in der Nähe des Lichteintrittsendes angeordnet.
  • Außerdem wird der optische Nahfeldabtastkopf zur Verwendung als ein optischer Speicherkopf gemäß der fünften Ausführungsform durch den üblichen Halbleiterprozess gebildet und kann infolgedessen leicht zweidimensional in einer Mehrzahl auf einem gemeinsamen Siliciumsubstrat angeordnet werden.
  • 23 stellt eine Struktur einer Matrix von optischen Nahfeldabtastköpfen 2300 dar, wobei die optischen Speicherköpfen auf einem gemeinsamen Siliciumsubstrat zweidimensional angeordnet sind. Ein Lichtwellenleiter 2303 ist so ausgebildet, dass das Licht, das von einer Lichtquelle 2302 leuchtet, zu oberen Vorsprungsflächen von vier optischen Nahfeldabtastköpfen 2301 geleitet wird. Das Licht, das durch die Lichtquelle 2302 ausgestrahlt wird, wird auf ein Lichteintrittsende des Lichtwellenleiters 2303, das an einer Endfläche des Siliciumsubstrats 2304 vorhanden ist, geleuchtet und trifft auf den Lichtwellenleiter 2303 auf. Das auftreffende Licht tritt durch den Lichtwellenleiter 2303 hindurch und wird wirksam zu Nachbarschaften von Vorsprüngen der optischen Speicherköpfe 2301 geleitet, während es durch Lichtreflexionsfilme reflektiert wird, die auf Abschrägungen ähnlich 21 vorgesehen sind. Durch das geleitete Licht wird Nahfeldlicht an jedem Vorsprung erzeugt. In der in 23 dargestellten Matrix von optischen Nahfeldabtastköpfen 2300 für eine Lichtquelle werden die vier optischen Nahfeldabtastköpfe 2301 auf einem Siliciumsubstrat 2304 beschrieben. Die Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt, da verschiedene Kombinationen realisiert werden können.
  • Wie bereits erwähnt, wird, da die optischen Nahfeldabtastköpfe zur Verwendung als ein optischer Kopf gemäß der fünften Ausführungsform in einer Mehrzahl zweidimensional auf einem gemeinsamen Siliciumsubstrat angeordnet werden können, die Kopfabtastung über ein Aufzeichnungsmedium auf ein Minimum reduziert. Demnach ist optisches Speichern und Lesen mit hoher Geschwindigkeit möglich. Außerdem kann durch Anpassen des Anordnungsintervalls an ein Informationsaufzeichnungseinheitenintervall auf dem Aufzeichnungsmedium Verfolgungslosigkeit realisiert werden.
  • 24 stellt eine Schnittansicht eines Teils eines optischen Nahfeldabtastkopfs 2400 gemäß einer sechsten Ausführungsform dar.
  • In 24 ist der optische Nahfeldabtastkopf 2400 gemäß der sechsten Ausführungsform ähnlich dem optischen Nahfeldabtastkopf 2100 gemäß der fünften Ausführungsform durch ein ebenes Substrat 2401 mit einer sehr kleinen Öffnung, einem pyramidenförmigen Vorsprung 2402, der von der sehr kleinen Öffnung vorsteht, um Nahfeldlicht zu erfassen und auszustrahlen, einem Lichtwellenleiter 2403 zum Fortpflanzen von Licht zum Vorsprung, und einer Lichtreflexionsschicht 2404, welche auf einem Umfang des Lichtwellenleiters ausgebildet ist, um Licht zu reflektieren, das sich durch den Lichtwellenleiter fortpflanzt, strukturiert.
  • Im optischen Nahfeldabtastkopf 2400 gemäß der sechsten Ausführungsform- ist, wie in 24 dargestellt, ein Loch im ebenen Substrat 2401 ausgebildet, das durch zweistufige Neigungsflächen, die sich im Winkel unterscheiden, ausgebildet ist. Die Neigungsfläche, welche nahe am Eingang des Lochs ist, weist eine breitere Form auf. Folglich wird der Lichtwellenleiter 2403, der auf den Neigungsflächen ausgebildet ist, in der Form an zwei Punkten gekrümmt. In diesem Fall hat das Fortpflanzungslicht einen Brechungswinkel, der an einem Krümmungspunkt des Lichtwellenleiters 2403 gering ist, wo der Lichtfortpflanzungsverlöst abnimmt. Als Ergebnis wird der Lichtfortpflanzungsverlust an den beiden Krümmungspunkten, die im Lichtwellenleiter 2403 ausgebildet sind, total reduziert, wodurch es ermöglicht wird, eine Probe mit einer größeren Menge von Licht zu beleuchten.
  • Im Übrigen stellte 24 das ebene Substrat mit dem Loch dar, das durch zwei Stufen von Neigungsflächen, die sich im Winkel unterschieden, strukturiert war. Alternativerweise ist es natürlich möglich, ein ebenes Substrat mit einem Loch zu verwenden, das durch drei Stufen, vier Stufen oder einer Vielzahl von Stufen von Neigungsflächen strukturiert ist, ohne auf zwei Stufen beschränkt zu sein.
  • Der optische Nahfeldabtastkopf der sechsten Ausführungsform kann durch einen Prozess ähnlich dem Herstellungsverfahren für den optischen Nahfeldabtastkopf der fünften Ausführungsform hergestellt werden. Bei Verwenden eines Siliciumsubstrats 2200, das so strukturiert ist, dass es eine Aussparung einer umgekehrten Pyramide im Substrat, das bei Schritt S501 dargestellt ist, aufweist, wird bei Schritt S512 wieder ein Thermooxidationsfilm als ein Maskenmaterial auf dem Substrat gebildet. Das Mustern erfolgt in gewünschten Positionen durch Fotolithografie und Ätzen, um Silicium freizulegen, um dadurch das Silicium beim Mustern zu Ätzen. In diesem Fall wird bei S111 Silicium freigelegt und über einen breiteren Bereich geätzt, welcher die geätzten Punkte umfasst. Als Ergebnis erscheint eine Oberfläche, welche sich in der planaren Orientierung von einer tangentialen Linie eines (100)-Ebene und einer (111)-Ebene des Siliciumsubstrats unterscheidet. Demnach wird ein Siliciumsubstrat hergestellt, das eine Aussparung 2207 mit zwei Stufen von Neigungsflächen, die sich im Winkel unterscheiden, aufweist, wie bei Schritt S512 dargestellt.
  • Danach werden die Prozesse von Schritt S503 bis S508 ähnlich wie beim optischen Nahfeldabtastkopf der fünften Ausführungsform, die in 22 dargestellt ist, durchgeführt, wodurch ein optischer Nahfeldabtastkopf 2400 der sechsten Ausführungsform hergestellt wird, wie in 24 dargestellt.
  • Wie bereits erwähnt, wird im optischen Nahfeldabtastkopf der sechsten Ausführungsform der Erfindung der Lichtwellenleiter in mehreren Stufen gekrümmt, um den Brechungswinkel von Fortpflanzungslicht an einem Krümmungspunkt zu reduzieren, um dadurch den Lichtfortpflanzungsverlust an den Krümmungspunkten total zu reduzieren, wodurch es möglich gemacht wird, eine größere Menge von Licht auf einen Vorsprung zum Erzeugen von Nahefeldlicht zu leuchten und infolgedessen verstärktes Nahfeldlicht leicht zu erzeugen. Außerdem kann ein optisches Bild mit einer Auflösung erhalten werden, welche dem Durchmesser eines Endes des Vorsprungs entspricht.
  • Indessen kann ähnlich der fünften Ausführungsform, da die sehr kleine Öffnung und der Vorsprung durch die Technologie zur Verwendung im Halbleiterherstellungsprozess gebildet werden können, das Siliciumsubstrat mit solch einem Vorsprung als eine planare Sonde zum Erzeugen von Nahfeldlicht verwendet werden und eine kompakte Struktur aufweisen, welche insbesondere matrixförmiges Anordnen ermöglicht, um eine Mehrzahl von Vorsprüngen auf einem gemeinsamen Substrat zu bilden. Außerdem ermöglicht die Herstellung durch den Siliciumprozess Stapelverarbeitung, um zur Massenproduktion geeignet zu sein. Darüber hinaus verringert die Herstellung mit kollektiven Prozessen auf der Halbleiterscheibe Änderungen und stabilisiert ferner die Produktcharakteristiken. Außerdem kann die Sonde in der Größe reduziert werden, und die Anzahl je Halbleiterscheibe nimmt zu, wodurch die Kosten gesenkt werden.
  • Wie bereits erwähnt, sind die optischen Nahfeldabtastköpfe der fünften und der sechsten Ausführungsform außer als ein optischer Nahfeldabtastkopf für Vorrichtungen zum Aufzeichnen und Auslesen auch als ein optischer Nahfeldabtastkopf für optische Mikroskope verwendbar. Bei Verwenden des Vorsprungsendes ist es auch möglich, eine Oberflächenform oder -gestaltung einer mikroskopisch kleinen Struktur bei Verwenden einer Interaktion, wie beispielsweise eines Tunnelstroms oder einer interatomaren Kraft, zu beobachten. Andererseits kann ein Magnetfilm auf dem Ende angeordnet werden, um ein Magnetfeld auf einer Oberfläche einer Probe zu beobachten.
  • GEWERBLICHE VERWERTBARKEIT
  • Wie zuvor erklärt, kann der optische Nahfeldabtastkopf der vorliegenden Erfindung einen Abstand zu einem Medium, auf das zugegriffen wird, ohne Behinderung für eine Biegefunktion des optischen Nahfeldabtastkopfs jederzeit konstant halten. Obwohl die Distanz zwischen der sehr kleinen Öffnung und dem Medium auf unmittelbare Nähe eingestellt wird, ist die Fläche, welche dem Medium gegenüberliegt, eine gleichmäßige ebene Fläche und stellt infolgedessen solch eine Struktur bereit, dass eine Beschädigung infolge des Kontakts mit dem Aufzeichnungsmedium verringert wird. Demnach kann ein optische Nahfeldabtastkopf hergestellt werden, der kaum kaputt geht, stabil und zuverlässig ist und ein hohes Signal-SN-Verhältnis aufweist.
  • Außerdem ist der Kopf mit einem Lichtwellenleiter, um Licht in einer Richtung parallel zu einem Medium fortzupflanzen, einer Funktion zum Reflektieren des Lichts zur Öffnung, einer Linsenfunktion zum Konvergieren von Streulicht und ferner einer Struktur zum Unterdrücken von Lichtfortpflanzungsverlust, wie beispielsweise einer Abschrägungsform, um Licht auf eine Nachbarschaft der Öffnung zu fokussieren, darin ausgebildet. Demgemäß kann das fokussierte Licht mit einer Energiedichte mit weniger Verlust zur Öffnung fortgepflanzt werden. Dies erzeugt jederzeit eine größere Menge von stabilem Nahfeldlicht von der Öffnung. Demnach wird ein Verfahren zum Aufzeichnen und Auslesen mit hoher Dichte unter Verwendung von Licht, das ein hohes SN-Verhältnis und eine ausgezeichnete Zuverlässigkeit aufweist, möglich gemacht.
  • Außerdem macht es, obwohl die Intensität von Licht in einer Region, in welcher das Lichtfortpflanzungselement in der Breite kleiner als eine Wellenlänge ist, abgeschwächt wird, die erhaltene Struktur, die in dieser Region geschmälert wird, möglich, eine größere Menge von Nahfeldlicht von der sehr kleinen Öffnung zu erzeugen. Als Ergebnis dessen kann ein zuverlässiger optischer Nahfeldabtastkopf aufgrund von Bearbeitungssignalen mit einem hohen SN-Verhältnis beim Aufzeichnen und Auslesen von Informationen eines Aufzeichnungsmediums bereitgestellt werden.
  • Außerdem ermöglicht, selbst wenn die Menge von Licht an der Laserlichtquelle gering ist, der hohe Wirkungsgrad der Umwandlung in Nahfeldlicht die Bereitstellung von Nahfeldlicht, das für das Aufzeichnungsmedium erforderlich ist. Folglich wird an der Laserlichtquelle Strom gespart, wodurch eine Vorrichtung zum Auslesen und Aufzeichnen von Informationen bereitgestellt wird, die mit einem geringen Stromverbrauch, aber auf niedriger Spannung betrieben wird.
  • Außerdem verringert entgegen dem Problem mit der Zunahme der Größe einer Vorrichtungsstruktur beim Auftreffen von Licht auf dem optischen Nahfeldabtastkopf von oben die Einführung von Licht in den optischen Nahfeldabtastkopf in einer Richtung parallel zu einem Aufzeichnungsmedium die Größe und die Dicke der ganzen Vorrichtung. Es ist möglich, der Windung auf einem Aufzeichnungsmedium in Bewegung mit hoher Geschwindigkeit nachzufolgen und infolgedessen stets eine konstante relative Position zum Aufzeichnungsmedium aufrechtzuerhalten. Demgemäß wird dem Aufzeichnungsmedium jederzeit stabiles Nahfeldlicht zugeführt, wodurch die Bereitstellung eines Zuverlässigen optischen Nahfeldabtastkopfs ermöglicht wird.
  • Darüber hinaus macht die Struktur mit einem Vorsprung, der von einer Öffnung vorsteht, es möglich, Informationen in und aus mikroskopisch kleinen Bits mit einer Auflösung aufzuzeichnen und auszulesen, die einem Krümmungsradius an einem Ende des Vorsprungs entspricht. Außerdem findet eine räumliche Verteilung von Nahfeldlicht eindeutig zu einer Vorsprungsform statt. Bei Verwendung dessen kann ein Beleuchtungsbereich wirksam bestimmt werden.
  • Außerdem kann der optische Kopf der vorliegenden Struktur durch einen Mikrobearbeitungsprozess unter Verwendung von Silicium oder dergleichen hergestellt werden. Darüber hinaus ermöglicht das Auftreffen von Licht auf dem Kopf in einer Richtung parallel zu einem Medium die Reduktion in der Größe und Dicke der Vorrichtung insgesamt. Gleichzeitig wird eine Kostenreduktion, Produktstabilität und hohe Zuverlässigkeit infolge der Anwendung auf einen Massenproduktionsprozess, der zu Stapelverarbeitung imstande ist, realisiert.
  • Außerdem wird gemäß einem Herstellungsverfahren für einen optischen Nahfeldabtastkopf der Erfindung eine sehr kleine Öffnung zum Erzeugen von Nahfeldlicht in Größe und Form durch Metallfilmbildung, Thermooxidation oder Ionenimplantation auf einem Siliciumsubstrat, das mit einer Öffnung ausgebildet ist, die größer als eine Zielgröße ist, definiert. Es ist daher möglich, einen optischen Nahfeldabtastkopf im Vergleich zum Definieren einer Größe und Form einer sehr kleinen Öffnung durch Ätzen oder dergleichen mit einer höheren Genauigkeit und Ausbeute herzustellen.

Claims (15)

  1. Optischer Nahfeldabtastkopf mit einer sehr kleinen Öffnung zum Erzeugen oder Streuen von Nahfeldlicht, wobei der Kopf umfasst: ein ebenes Substrat (501), das so vorgesehen ist, dass es von einem umgekehrten kegel- oder pyramidenförmigen Loch durchdrungen ist, welches eine Spitze davon aufweist, welche als die sehr kleine Öffnung dient, dadurch gekennzeichnet, dass: ein Lichtwellenleiter (504, 804) auf der Oberfläche des Substrats gegenüber einer Oberfläche des Substrats mit der sehr kleinen Öffnung (506, 806, 904) vorgesehen ist; ein Lichtreflexionsfilm (502, 802) im Lichtwellenleiter vorgesehen ist, um einen Strahlenweg zu beugen; und das umgekehrte kegel- oder pyramidenförmige Loch durch eine Mehrzahl von Neigungsflächen (902, 903) gebildet ist, welche einen unterschiedlichen Neigungsgrad aufweisen.
  2. Optischer Nahfeldabtastkopf nach Anspruch 1, wobei der Lichtwellenleiter auch an einer Innenseite des umgekehrten kegel- oder pyramidenförmigen Loches vorgesehen ist.
  3. Optischer Nahfeldabtastkopf nach Anspruch 1, wobei in der Mehrzahl von Neigungsflächen eine Neigungsfläche (903), welche einen Neigungsgrad aufweist, der kleiner als ein mittlerer Neigungsgrad der Mehrzahl von Neigungsflächen (902, 903) ist, in einer Nachbarschaft der sehr kleinen Öffnung (904) vorhanden ist.
  4. Optischer Nahfeldabtastkopf nach Anspruch 1, wobei in der Mehrzahl von Neigungsflächen wenigstens eine Neigungsfläche (903) in Bezug auf die Oberfläche, welche die sehr kleine Öffnung enthält, einen Winkel aufweist, der kleiner als 55 Grad ist.
  5. Optischer Nahfeldabtastkopf nach Anspruch 1, wobei die Mehrzahl von Neigungsflächen wenigstens eine Neigungsfläche in einer gekrümmten Oberflächenform aufweist.
  6. Optischer Nahfeldabtastkopf nach Anspruch 5, wobei in einer Nachbarschaft der sehr kleinen Öffnung wenigstens eine der Neigungsflächen in einer gekrümmten Oberflächenform im Neigungsgrad abnimmt, wenn die Öffnung näher kommt.
  7. Optischer Nahfeldabtastkopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Lichtreflexionsfilm (802) oder der Lichtwellenleiter (804) eine Fokussierungsfunktion zu der sehr kleinen Öffnung (806) oder eine Lichtkollimationsfunktion von der sehr kleinen Öffnung aufweisen.
  8. Optischer Nahfeldabtastkopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Lichtwellenleiter durch eine Kombination eines Mantels und eines Kerns strukturiert ist.
  9. Optischer Nahfeldabtastkopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das ebene Substrat eine Mehrzahl der sehr kleinen Öffnungen aufweist, wobei der Lichtwellenleiter (703) und der Lichtreflexionsfilm so ausgebildet sind, dass sie Licht, das von wenigstens einer Lichtquelle (702) erzeugt wird, zu der Mehrzahl von sehr kleinen Öffnungen leiten.
  10. Verfahren zur Herstellung eines optischen Nahfeldabtastkopfs mit einer sehr kleinen Öffnung zum Erzeugen oder Streuen von Nahfeldlicht, wobei das Verfahren umfasst: einen Prozess (S201-S204) des Bildens eines umgekehrten kegel- oder pyramidenförmigen Lochs, welches durch ein ebenes Substrat durchdringt, um eine Spitze aufzuweisen, welche als die sehr kleine Öffnung (904) dient, wobei das Loch eine Mehrzahl von Neigungsflächen (902, 903) aufweist, welche einen unterschiedlichen Neigungsgrad aufweisen; einen Prozess des Legens und Bindens eines Lichtwellenleiters auf eine Oberfläche des Substrats gegenüber einer Oberfläche des Substrats, welche die sehr kleine Öffnung enthält; und einen Prozess des Bildens eines Lichtreflexionsfilms im Lichtwellenleiter, derart dass der Film einen Strahlenweg beugen kann.
  11. Verfahren zur Herstellung eines optischen Nahfeldabtastkopfs nach Anspruch 10, wobei der Prozess des Bildens eines umgekehrten kegel- oder pyramidenförmigen Lochs einen Prozess des Bildens eines umgekehrten kegel- oder pyramidenförmigen Lochs, welches durch das ebene Substrat durchdringt, um eine Spitze aufzuweisen, welche als eine erste sehr kleine Öffnung dient; und einen Prozess des Bildens eines Lichtreflexionsfilms (1504) auf einer Abschrägung des umgekehrten kegel- oder pyramidenförmigen Lochs und des Bildens einer zweiten sehr kleinen Öffnung mit einer Größe (D), welche durch eine Dicke des Lichtreflexionsfilms definiert wird und kleiner als die erste sehr kleine Öffnung ist, umfasst.
  12. Verfahren zur Herstellung eines optischen Nahfeldabtastkopfs nach Anspruch 10, wobei der Prozess des Bildens eines umgekehrten kegel- oder pyramidenförmigen Lochs einen Prozess des Bildens eines umgekehrten kegel- oder pyramidenförmigen Lochs, welches durch das ebene Substrat durchdringt, um eine Spitze aufzuweisen, welche als eine erste sehr kleine Öffnung dient; und einen Prozess des Bildens eines Lichtreflexionsfilms (1504) mit einer teilweise unterschiedlichen Dicke auf einer Abschrägung des umgekehrten kegel- oder pyramidenförmigen Lochs und des Bildens einer zweiten sehr kleinen Öffnung (D) mit einer Form, welche durch die Dicke des Lichtreflexionsfilms definiert wird und eine andere Form als die Form der ersten sehr kleinen Öffnung aufweist, umfasst.
  13. Verfahren zur Herstellung eines optischen Nahfeldabtastkopfs nach Anspruch 10, wobei der Prozess des Bildens eines umgekehrten kegel- oder pyramidenförmigen Lochs einen Prozess des Bildens eines umgekehrten kegel- oder pyramidenförmigen Lochs, welches durch das ebene Substrat durchdringt, um eine Spitze aufzuweisen, welche als eine erste sehr kleine Öffnung dient; und einen Prozess des Bildens im ebenen Substrat eines Lichtreflexionsfilms (1904) auf einer Oberfläche, welche die erste sehr kleine Öffnung umfasst, und des Bildens einer zweiten sehr kleinen Öffnung mit einer Größe (D), welche durch eine Dicke des Lichtreflexionsfilms definiert wird und kleiner als die erste sehr kleine Öffnung ist, umfasst.
  14. Verfahren zur Herstellung eines optischen Nahfeldabtastkopfs nach Anspruch 10, wobei der Prozess des Bildens eines umgekehrten kegel- oder pyramidenförmigen Lochs einen Prozess des Bildens eines umgekehrten kegel- oder pyramidenförmigen Lochs, welches durch das ebene Substrat durchdringt, um eine Spitze aufzuweisen, welche als eine erste sehr kleine Öffnung dient; und einen Prozess des Bildens eines Oxidfilms (2005) auf einer Oberfläche des ebenen Substrats, welche eine Abschrägung des umgekehrten kegel- oder pyramidenförmigen Lochs umfasst, und des Bildens einer zweiten sehr kleinen Öffnung mit einer Größe, welche durch eine Dicke des Oxidfilms definiert wird und kleiner als die erste sehr kleine Öffnung ist, umfasst.
  15. Verfahren zur Herstellung eines optischen Nahfeldabtastkopfs nach Anspruch 10, wobei der Prozess des Bildens eines umgekehrten kegel- oder pyramidenförmigen Lochs einen Prozess des Bildens eines umgekehrten kegel- oder pyramidenförmigen Lochs, welches durch das ebene Substrat durchdringt, um eine Spitze aufzuweisen, welche als eine erste sehr kleine Öffnung dient; und einen Prozess des Durchführens einer Ionenimplantation in eine Oberfläche des ebenen Substrats, welche eine Abschrägung des umgekehrten kegel- oder pyramidenförmigen Lochs umfasst, und Bilden einer zweiten sehr kleinen Öffnung mit einer Größe, welche durch eine Dicke, die infolge der Ionenimplantation erweitert ist, definiert wird und kleiner als die erste sehr kleine Öffnung ist, umfasst.
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