JP2000146807A - 光カンチレバーとその製造方法 - Google Patents
光カンチレバーとその製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 微小開口から光を照射および／または検出す
るSNOM用光カンチレバーであって、量産性、均一性に優
れており、柔らかい試料でも損傷を与えることなく高速
に観察することができる光カンチレバーを得る。 【解決手段】 本発明では、基部１と、前記基部１から
のびるカンチレバー部２と、前記カンチレバー部２を貫
通し、前記基部とは反対側のカンチレバー上に突出する
よう形成され、その先端が先鋭化された誘電体の光伝搬
部５および光伝搬ティップ３と、前記先鋭化された誘電
体の周りを覆う遮光膜６と、前記先鋭化された誘電体の
先端に形成された微小開口４とからなることを特徴とす
る光カンチレバーとした。
るSNOM用光カンチレバーであって、量産性、均一性に優
れており、柔らかい試料でも損傷を与えることなく高速
に観察することができる光カンチレバーを得る。 【解決手段】 本発明では、基部１と、前記基部１から
のびるカンチレバー部２と、前記カンチレバー部２を貫
通し、前記基部とは反対側のカンチレバー上に突出する
よう形成され、その先端が先鋭化された誘電体の光伝搬
部５および光伝搬ティップ３と、前記先鋭化された誘電
体の周りを覆う遮光膜６と、前記先鋭化された誘電体の
先端に形成された微小開口４とからなることを特徴とす
る光カンチレバーとした。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、物質間の原子間
力を利用して試料の形状を観察すると共に微細領域にお
ける光学特性を計測する光カンチレバーおよびその製造
方法に関する。
力を利用して試料の形状を観察すると共に微細領域にお
ける光学特性を計測する光カンチレバーおよびその製造
方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】現在、 走査型近視野顕微鏡（以下、ＳＮ
ＯＭと略す）では、先端が先鋭化された光媒体からなる
プローブを、光の波長以下まで測定試料に近づけること
で、試料の光学特性や形状を測定している。この装置の
一つとして、試料に対して垂直に保持した直線状の光フ
ァイバープローブの先端を、試料表面に対して水平に振
動させ、試料表面とプローブ先端のせん断力によって生
じる振動の振幅の変化の検出をプローブ先端にレーザ光
を照射し、その影の変化を検出することによって行い、
振幅が一定になるように試料を微動機構で動かすことに
よって、プローブ先端と試料表面の間隔を一定に保ち、
微動機構に入力した信号強度から表面形状を検出すると
ともに試料の光学特性の測定を行う装置が提案されてい
る。
ＯＭと略す）では、先端が先鋭化された光媒体からなる
プローブを、光の波長以下まで測定試料に近づけること
で、試料の光学特性や形状を測定している。この装置の
一つとして、試料に対して垂直に保持した直線状の光フ
ァイバープローブの先端を、試料表面に対して水平に振
動させ、試料表面とプローブ先端のせん断力によって生
じる振動の振幅の変化の検出をプローブ先端にレーザ光
を照射し、その影の変化を検出することによって行い、
振幅が一定になるように試料を微動機構で動かすことに
よって、プローブ先端と試料表面の間隔を一定に保ち、
微動機構に入力した信号強度から表面形状を検出すると
ともに試料の光学特性の測定を行う装置が提案されてい
る。
【０００３】また、鈎状に成形した光ファイバープロー
ブを原子間力顕微鏡（以下ＡＦＭと略す）のカンチレバ
ーとして使用し、ＡＦＭ動作すると同時に、光ファイバ
ープローブの先端から試料にレーザ光を照射し、表面形
状を検出するとともに試料の光学特性の測定を行う走査
型近視野原子間力顕微鏡が提案されている（平７−１７
４５４２）。図１１は、従来例の光ファイバープローブ
を示す構成図である。
ブを原子間力顕微鏡（以下ＡＦＭと略す）のカンチレバ
ーとして使用し、ＡＦＭ動作すると同時に、光ファイバ
ープローブの先端から試料にレーザ光を照射し、表面形
状を検出するとともに試料の光学特性の測定を行う走査
型近視野原子間力顕微鏡が提案されている（平７−１７
４５４２）。図１１は、従来例の光ファイバープローブ
を示す構成図である。
【０００４】この光ファイバープローブは、光ファイバ
ー５０１が用いられ、光ファイバー５０１の周囲は金属
膜被覆５０２で覆われている。また、探針部５０３が先
鋭化されており、探針部５０３の先端に開口５０４を有
する。一方、微細領域の形状観察手段として利用されて
いるＡＦＭでは、シリコンプロセスで製造されたシリコ
ンや窒化シリコンのマイクロカンチレバーが広く利用さ
れている。AFMで使用されるマイクロカンチレバーは共
振周波数が高く、量産性が良く形状のばらつきが少ない
ため、バネ定数や共振周波数などの機械的特性が均一で
あるいった特徴を有している。
ー５０１が用いられ、光ファイバー５０１の周囲は金属
膜被覆５０２で覆われている。また、探針部５０３が先
鋭化されており、探針部５０３の先端に開口５０４を有
する。一方、微細領域の形状観察手段として利用されて
いるＡＦＭでは、シリコンプロセスで製造されたシリコ
ンや窒化シリコンのマイクロカンチレバーが広く利用さ
れている。AFMで使用されるマイクロカンチレバーは共
振周波数が高く、量産性が良く形状のばらつきが少ない
ため、バネ定数や共振周波数などの機械的特性が均一で
あるいった特徴を有している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】SNOMおよびAFMの観察
時に、高速の走査制御を行うためには光ファイバープロ
ーブの共振周波数を高くする必要があり、一方、SNOMの
観察対象の一つである生物試料などの柔らかい試料に損
傷を与えることなく計測するためには光ファイバープロ
ーブのばね定数を小さくしなくてはならない。しかしな
がら、光ファーバープローブは、光ファイバー自体をカ
ンチレバーのバネ材料として使用しているので、共振周
波数を高くすることと、バネ定数を小さくすることを同
時に実現するのが困難であり、柔らかい試料に損傷を与
えずに高速で観察することが難しいという問題がある。
時に、高速の走査制御を行うためには光ファイバープロ
ーブの共振周波数を高くする必要があり、一方、SNOMの
観察対象の一つである生物試料などの柔らかい試料に損
傷を与えることなく計測するためには光ファイバープロ
ーブのばね定数を小さくしなくてはならない。しかしな
がら、光ファーバープローブは、光ファイバー自体をカ
ンチレバーのバネ材料として使用しているので、共振周
波数を高くすることと、バネ定数を小さくすることを同
時に実現するのが困難であり、柔らかい試料に損傷を与
えずに高速で観察することが難しいという問題がある。
【０００６】また、光ファイバープローブは、光ファイ
バーを材料として多くの工程を手作業で製造しており、
量産性が低く、先端径や先端角などの形状を均一にする
ことが難しいという問題点があった。そこで、この発明
は、上記に鑑みてなされたものであって、微小開口から
光を照射および／または検出するSNOM用光カンチレバー
であって、量産性、均一性に優れており、柔らかい試料
でも損傷を与えることなく高速に観察することができる
前記光カンチレバーとその作製方法を提供することを目
的とする。
バーを材料として多くの工程を手作業で製造しており、
量産性が低く、先端径や先端角などの形状を均一にする
ことが難しいという問題点があった。そこで、この発明
は、上記に鑑みてなされたものであって、微小開口から
光を照射および／または検出するSNOM用光カンチレバー
であって、量産性、均一性に優れており、柔らかい試料
でも損傷を与えることなく高速に観察することができる
前記光カンチレバーとその作製方法を提供することを目
的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明では、基部と、前記基部からのびるカンチ
レバー部と、前記カンチレバー部を貫通し、前記基部と
は反対側のカンチレバー上に突出するよう形成され、そ
の先端が先鋭化された誘電体と、前記先鋭化された誘電
体の周りを覆う遮光膜と、前記先鋭化された誘電体の先
端に形成された微小開口とからなることを特徴とする光
カンチレバーとした。
めに、本発明では、基部と、前記基部からのびるカンチ
レバー部と、前記カンチレバー部を貫通し、前記基部と
は反対側のカンチレバー上に突出するよう形成され、そ
の先端が先鋭化された誘電体と、前記先鋭化された誘電
体の周りを覆う遮光膜と、前記先鋭化された誘電体の先
端に形成された微小開口とからなることを特徴とする光
カンチレバーとした。
【０００８】したがって、本発明の光カンチレバーは、
前記先鋭化された誘電体の先端と反対側から光を入射す
ることによって、前記微小開口から試料に向かって光を
出射することができる。また、前記微小開口によって光
を検出することができる。また、本発明の光カンチレバ
ーは、共振周波数およびばね定数を前記カンチレバー部
の寸法によって調整できるため、高い共振周波数と小さ
なばね定数を持つことができ、柔らかい試料に損傷を与
えることなく、高速で観察が可能となる。また、本発明
の光カンチレバーは、基部と前記基部からのびるカンチ
レバー部を持つAFMのカンチレバーと同様な形状である
ため、蓄積されたAFMの技術を有効に適用でき、かつ、
取り扱いが簡単である。
前記先鋭化された誘電体の先端と反対側から光を入射す
ることによって、前記微小開口から試料に向かって光を
出射することができる。また、前記微小開口によって光
を検出することができる。また、本発明の光カンチレバ
ーは、共振周波数およびばね定数を前記カンチレバー部
の寸法によって調整できるため、高い共振周波数と小さ
なばね定数を持つことができ、柔らかい試料に損傷を与
えることなく、高速で観察が可能となる。また、本発明
の光カンチレバーは、基部と前記基部からのびるカンチ
レバー部を持つAFMのカンチレバーと同様な形状である
ため、蓄積されたAFMの技術を有効に適用でき、かつ、
取り扱いが簡単である。
【０００９】また、本発明の光カンチレバーの作製方法
は、前記カンチレバー部を貫通するように穴を形成する
工程と、前記誘電体を前記穴に堆積する工程と、前記誘
電体を先鋭化する工程と、遮光膜を先鋭化した前記誘電
体上に堆積し、微小開口を形成する工程と、を含むこと
を特徴とする光カンチレバーの製造方法とした。したが
って、本発明の光カンチレバーは、シリコンプロセスに
よって製造可能であり、従来の半導体製造技術やAFMカ
ンチレバー製造技術を有効に適用でき、量産性、均一性
に優れている。
は、前記カンチレバー部を貫通するように穴を形成する
工程と、前記誘電体を前記穴に堆積する工程と、前記誘
電体を先鋭化する工程と、遮光膜を先鋭化した前記誘電
体上に堆積し、微小開口を形成する工程と、を含むこと
を特徴とする光カンチレバーの製造方法とした。したが
って、本発明の光カンチレバーは、シリコンプロセスに
よって製造可能であり、従来の半導体製造技術やAFMカ
ンチレバー製造技術を有効に適用でき、量産性、均一性
に優れている。
【００１０】また、本発明の光カンチレバーは、製造方
法において前記誘電体を除去する工程を有することによ
って、前記誘電体部分を空洞とした。したがって、前記
誘電体における大気あるいは真空による光の吸収は無視
することができるため、入射光として使用可能な波長範
囲を広く選択できる。また、本発明の光カンチレバー
は、前記先鋭化された誘電体の先端と反対側の面を凸形
状とした。こうすることで、前記微小開口部に光を集光
することができるため、出射光の強度を大きくすること
ができる。
法において前記誘電体を除去する工程を有することによ
って、前記誘電体部分を空洞とした。したがって、前記
誘電体における大気あるいは真空による光の吸収は無視
することができるため、入射光として使用可能な波長範
囲を広く選択できる。また、本発明の光カンチレバー
は、前記先鋭化された誘電体の先端と反対側の面を凸形
状とした。こうすることで、前記微小開口部に光を集光
することができるため、出射光の強度を大きくすること
ができる。
【００１１】また、本発明の光カンチレバーは、前記先
鋭化された誘電体の先端と反対側の面を前記基部と同じ
側の前記カンチレバー部表面よりも突出しない位置に形
成した。こうすることで、前記先鋭化された誘電体の先
端と反対側の誘電体で反射した導入光が漏れることがな
くなり、SNOM計測時のS/N比を大きくすることができ
る。
鋭化された誘電体の先端と反対側の面を前記基部と同じ
側の前記カンチレバー部表面よりも突出しない位置に形
成した。こうすることで、前記先鋭化された誘電体の先
端と反対側の誘電体で反射した導入光が漏れることがな
くなり、SNOM計測時のS/N比を大きくすることができ
る。
【００１２】また、本発明の光カンチレバーは、前記光
カンチレバーの作製方法において、前記誘電体を堆積し
た方向から前記カンチレバー部を薄くして前記カンチレ
バー部の厚さを調整する工程を有することによって、前
記先端が先鋭化された誘電体の高さを大きくすることが
でき、段差の大きな試料や、液中での観察を容易に行う
ことができる。
カンチレバーの作製方法において、前記誘電体を堆積し
た方向から前記カンチレバー部を薄くして前記カンチレ
バー部の厚さを調整する工程を有することによって、前
記先端が先鋭化された誘電体の高さを大きくすることが
でき、段差の大きな試料や、液中での観察を容易に行う
ことができる。
【００１３】また、本発明の光カンチレバーは、前記カ
ンチレバー部の支点に対して、前記先鋭化された誘電体
とは反対側に、前記カンチレバー部と一体の光てこ用カ
ンチレバーを有していることを特徴とする光カンチレバ
ーとした。したがって、前記光てこ用カンチレバーに光
てこのレーザ光を照射することによって、試料の光学特
性観察用の光と、カンチレバーの変位を計測する光を分
離することができるため、SNOM観察時のS/N比を大きく
することができる。また、前記光てこ用カンチレバーの
長さを前記カンチレバー部よりも大きくすることによっ
て、前記カンチレバーの変位計測の感度を大きくするこ
とが可能である。
ンチレバー部の支点に対して、前記先鋭化された誘電体
とは反対側に、前記カンチレバー部と一体の光てこ用カ
ンチレバーを有していることを特徴とする光カンチレバ
ーとした。したがって、前記光てこ用カンチレバーに光
てこのレーザ光を照射することによって、試料の光学特
性観察用の光と、カンチレバーの変位を計測する光を分
離することができるため、SNOM観察時のS/N比を大きく
することができる。また、前記光てこ用カンチレバーの
長さを前記カンチレバー部よりも大きくすることによっ
て、前記カンチレバーの変位計測の感度を大きくするこ
とが可能である。
【００１４】
【発明の実施の形態】［実施の形態１］図１は、本発明
の実施の形態１に関わる光カンチレバー1000の構成を示
す構成図である。光カンチレバー1000は、基部１と、基
部１からのびるカンチレバー部２と、カンチレバー部２
の先端近傍に形成された光導入部７aと、光導入部７ａ
からカンチレバー部２を貫通する光伝搬部５と、テーパ
ー形状を持つ光伝搬ティップ３と、光伝搬ティップ３の
先端に形成された微小開口４とからなっている。少なく
とも微小開口４の周囲と光伝搬ティップ３は、遮光膜６
で覆われている。
の実施の形態１に関わる光カンチレバー1000の構成を示
す構成図である。光カンチレバー1000は、基部１と、基
部１からのびるカンチレバー部２と、カンチレバー部２
の先端近傍に形成された光導入部７aと、光導入部７ａ
からカンチレバー部２を貫通する光伝搬部５と、テーパ
ー形状を持つ光伝搬ティップ３と、光伝搬ティップ３の
先端に形成された微小開口４とからなっている。少なく
とも微小開口４の周囲と光伝搬ティップ３は、遮光膜６
で覆われている。
【００１５】カンチレバー部２の長さと幅と厚さは、そ
れぞれ、たとえば２００μｍ、５０μｍ、５μｍであ
る。光伝搬ティップ３の高さは、たとえば１０μｍであ
る。また、光伝搬ティップ３は、円錐状および角錐状で
あり、その先端の曲率半径はたとえば、数１０nmであ
り、微小開口４の大きさは、たとえば100nmである。光
導入部７ａの直径は、たとえば３０μｍである。光伝搬
部５の直径は、光導入部７ａの直径と同一で、たとえば
３０μｍであり、光伝搬部５の厚さは、カンチレバー部
２の厚さと同一でたとえば５μｍである。遮光膜６の厚
さは、たとえば200nmである。基部１およびカンチレバ
ー部２は、たとえばシリコンや水晶などである。光伝搬
部５および光伝搬ティップ３は、二酸化珪素やポリイミ
ドなどの誘電体で形成されていても良いし、空洞でも良
い。また、遮光膜６は、アルミニウムや金などの光を反
射する金属が用いられる。
れぞれ、たとえば２００μｍ、５０μｍ、５μｍであ
る。光伝搬ティップ３の高さは、たとえば１０μｍであ
る。また、光伝搬ティップ３は、円錐状および角錐状で
あり、その先端の曲率半径はたとえば、数１０nmであ
り、微小開口４の大きさは、たとえば100nmである。光
導入部７ａの直径は、たとえば３０μｍである。光伝搬
部５の直径は、光導入部７ａの直径と同一で、たとえば
３０μｍであり、光伝搬部５の厚さは、カンチレバー部
２の厚さと同一でたとえば５μｍである。遮光膜６の厚
さは、たとえば200nmである。基部１およびカンチレバ
ー部２は、たとえばシリコンや水晶などである。光伝搬
部５および光伝搬ティップ３は、二酸化珪素やポリイミ
ドなどの誘電体で形成されていても良いし、空洞でも良
い。また、遮光膜６は、アルミニウムや金などの光を反
射する金属が用いられる。
【００１６】図２は、本発明の実施の形態１に関わる光
カンチレバー1000を搭載した走査型プローブ顕微鏡1000
0を示す構成図である。ここでは簡単のため、光カンチ
レバー1000をコンタクトモードで制御する場合について
説明する。この走査型プローブ顕微鏡10000は、図１に
示した光カンチレバー1000と、光情報測定用の光源101
と、光源101の前面に配置したレンズ102と、レンズ102
で集光した光を光カンチレバー1000まで伝搬する光ファ
イバ103と、試料110の下方に配置され光伝搬ティップの
先端で発生した伝搬光を反射するプリズム111と、プリ
ズム111で反射した伝搬光を集光するレンズ114と、集光
した伝搬光を受光する光検出部109と、を備えている。
カンチレバー1000を搭載した走査型プローブ顕微鏡1000
0を示す構成図である。ここでは簡単のため、光カンチ
レバー1000をコンタクトモードで制御する場合について
説明する。この走査型プローブ顕微鏡10000は、図１に
示した光カンチレバー1000と、光情報測定用の光源101
と、光源101の前面に配置したレンズ102と、レンズ102
で集光した光を光カンチレバー1000まで伝搬する光ファ
イバ103と、試料110の下方に配置され光伝搬ティップの
先端で発生した伝搬光を反射するプリズム111と、プリ
ズム111で反射した伝搬光を集光するレンズ114と、集光
した伝搬光を受光する光検出部109と、を備えている。
【００１７】また、光カンチレバー1000の上方には、レ
ーザ光を出力するレーザ発振器104と、光カンチレバー1
000のカンチレバー部２で反射したレーザ光を反射する
ミラー105と、反射したレーザ光を受光して光電変換す
る上下２分割した光電変換部106と、を備えている。さ
らに、試料110およびプリズム111をＸＹＺ方向に移動制
御する粗動機構113および微動機構112と、これら粗動機
構113および微動機構112を駆動するサーボ機構107と、
装置全体の制御をするコンピュータ108とを備えてい
る。
ーザ光を出力するレーザ発振器104と、光カンチレバー1
000のカンチレバー部２で反射したレーザ光を反射する
ミラー105と、反射したレーザ光を受光して光電変換す
る上下２分割した光電変換部106と、を備えている。さ
らに、試料110およびプリズム111をＸＹＺ方向に移動制
御する粗動機構113および微動機構112と、これら粗動機
構113および微動機構112を駆動するサーボ機構107と、
装置全体の制御をするコンピュータ108とを備えてい
る。
【００１８】つぎに、この走査型プローブ顕微鏡10000
の動作について説明する。レーザ発振器１０４から放出
したレーザ光は、光カンチレバー1000のカンチレバー部
２上で反射する。光カンチレバー1000のカンチレバー部
２は微小開口４と試料110の表面が接近すると、試料110
との間の引力または斥力によってたわむ。このため、反
射したレーザ光の光路が変化するため、これを光電変換
部106で検出する。
の動作について説明する。レーザ発振器１０４から放出
したレーザ光は、光カンチレバー1000のカンチレバー部
２上で反射する。光カンチレバー1000のカンチレバー部
２は微小開口４と試料110の表面が接近すると、試料110
との間の引力または斥力によってたわむ。このため、反
射したレーザ光の光路が変化するため、これを光電変換
部106で検出する。
【００１９】光電変換部106により検出した信号は、サ
ーボ機構107に送られる。サーボ機構107は、光電変換部
106で検出した信号に基づいて試料110に対する光カンチ
レバー1000のアプローチや、表面の観察の際に光カンチ
レバーのたわみが一定となるように、粗動機構113およ
び微動機構112を制御する。コンピュータ108は、サーボ
機構107の制御信号から表面形状の情報を受け取る。
ーボ機構107に送られる。サーボ機構107は、光電変換部
106で検出した信号に基づいて試料110に対する光カンチ
レバー1000のアプローチや、表面の観察の際に光カンチ
レバーのたわみが一定となるように、粗動機構113およ
び微動機構112を制御する。コンピュータ108は、サーボ
機構107の制御信号から表面形状の情報を受け取る。
【００２０】また、光源101から放出された光は、レン
ズ102により集光され、光ファイバ103に至る。光ファイ
バ103内を通過した光は、光カンチレバー1000の光導入
部に入射光として導入され、その微小開口から試料110
に照射される。一方、プリズム111により反射した試料1
10の光学的情報は、レンズ114により集光され、光検出
部109に導入される。光検出部109の信号は、コンピュー
タ108のアナログ入力インタフェースを介して取得さ
れ、コンピュータ108により光学的情報として検出され
る。
ズ102により集光され、光ファイバ103に至る。光ファイ
バ103内を通過した光は、光カンチレバー1000の光導入
部に入射光として導入され、その微小開口から試料110
に照射される。一方、プリズム111により反射した試料1
10の光学的情報は、レンズ114により集光され、光検出
部109に導入される。光検出部109の信号は、コンピュー
タ108のアナログ入力インタフェースを介して取得さ
れ、コンピュータ108により光学的情報として検出され
る。
【００２１】また、走査型プローブ顕微鏡10000は、試
料と光伝搬ティップ３との距離制御方法として、光カン
チレバー1000を励振させた状態で試料に近づけ、カンチ
レバーの振幅が一定となるようにサーボ機構107によっ
て粗動機構113および微動機構112を制御するダイナミッ
クモードによっても観察が可能である。図３は、実施の
形態１に関わる光カンチレバー1000へ光を導入する方法
の他の例を示した構成図である。光カンチレバー1000へ
の光の導入は、図２で説明した方法の他に、図３で示す
ように、光情報測定用光源101と、光源101の前面に配置
したレンズ102によって光導入部７aに直接導入しても良
い。
料と光伝搬ティップ３との距離制御方法として、光カン
チレバー1000を励振させた状態で試料に近づけ、カンチ
レバーの振幅が一定となるようにサーボ機構107によっ
て粗動機構113および微動機構112を制御するダイナミッ
クモードによっても観察が可能である。図３は、実施の
形態１に関わる光カンチレバー1000へ光を導入する方法
の他の例を示した構成図である。光カンチレバー1000へ
の光の導入は、図２で説明した方法の他に、図３で示す
ように、光情報測定用光源101と、光源101の前面に配置
したレンズ102によって光導入部７aに直接導入しても良
い。
【００２２】上記では、微小開口４から光を照射するイ
ルミネーションモードで観察する場合について説明した
が、走査型プローブ顕微鏡10000は、図２および図３に
おいて、光情報測定用光源101の代わりに、光検出器を
置くことによって光カンチレバー1000の微小開口で光を
検出するコレクションモードでも計測可能である。図４
は、実施の形態１に関わる光カンチレバー1000の製造工
程の一例を示した図である。図４(A)は、基板11を示し
ている。なお、以下では基板11の上面をおもて面とし、
下面を裏面とする。基板11は、たとえばシリコンや水晶
などである。
ルミネーションモードで観察する場合について説明した
が、走査型プローブ顕微鏡10000は、図２および図３に
おいて、光情報測定用光源101の代わりに、光検出器を
置くことによって光カンチレバー1000の微小開口で光を
検出するコレクションモードでも計測可能である。図４
は、実施の形態１に関わる光カンチレバー1000の製造工
程の一例を示した図である。図４(A)は、基板11を示し
ている。なお、以下では基板11の上面をおもて面とし、
下面を裏面とする。基板11は、たとえばシリコンや水晶
などである。
【００２３】図４(B)は、カンチレバー部およびカンチ
レバー部を貫通するように穴を形成する工程を示してい
る。エッチングマスク12は、二酸化珪素やフォトレジス
トなどである。フォトリソグラフィーを用いてエッチン
グマスク12を形成した後に、反応性リアクティブイオン
エッチングをはじめとする異方性ドライエッチングによ
って加工することによってカンチレバー部およびカンチ
レバー部を貫通する穴を形成することができる。
レバー部を貫通するように穴を形成する工程を示してい
る。エッチングマスク12は、二酸化珪素やフォトレジス
トなどである。フォトリソグラフィーを用いてエッチン
グマスク12を形成した後に、反応性リアクティブイオン
エッチングをはじめとする異方性ドライエッチングによ
って加工することによってカンチレバー部およびカンチ
レバー部を貫通する穴を形成することができる。
【００２４】図４(C)は、光伝搬ティップとなる誘電体
１３を堆積する工程を示している。図４(B)で示した工
程の後、プラズマ気相合成法やスピンコーティングなど
によって、基板１１の表面に二酸化珪素やポリイミドな
どの誘電体を堆積する。図４(D)は、光伝搬ティップを
形成する工程を示している。光伝搬ティップのテーパー
部分は、前工程で堆積した誘電体上に、フォトリソグラ
フィーによって光伝搬ティップとなる部分にマスクを形
成した後、等方性ドライエッチングや等方性ウエットエ
ッチングなどによって形成する。
１３を堆積する工程を示している。図４(B)で示した工
程の後、プラズマ気相合成法やスピンコーティングなど
によって、基板１１の表面に二酸化珪素やポリイミドな
どの誘電体を堆積する。図４(D)は、光伝搬ティップを
形成する工程を示している。光伝搬ティップのテーパー
部分は、前工程で堆積した誘電体上に、フォトリソグラ
フィーによって光伝搬ティップとなる部分にマスクを形
成した後、等方性ドライエッチングや等方性ウエットエ
ッチングなどによって形成する。
【００２５】図４(E)は、遮光膜14の堆積および微小開
口を形成する工程を示している。スパッタや真空蒸着に
よって基板11の表面に遮光膜14を形成する。その後、ド
ライエッチングやウエットエッチングによって、光伝搬
ティップの先端の遮光膜14を除去して微小開口を形成す
る。図４(F)は、光カンチレバー1000を基板11から分離
する工程を示している。基板11の裏面からの異方性ウエ
ットエッチングや異方性ドライエッチングによって光カ
ンチレバー1000を基板11から分離することができ、同時
に光導入部を形成することができる。なお、光伝搬部お
よび光伝搬ティップが空洞の場合、図４(F)の工程後、
光伝搬ティップおよび光伝搬部に相当する部分をドライ
エッチングやウエットエッチングによって取り除く。
口を形成する工程を示している。スパッタや真空蒸着に
よって基板11の表面に遮光膜14を形成する。その後、ド
ライエッチングやウエットエッチングによって、光伝搬
ティップの先端の遮光膜14を除去して微小開口を形成す
る。図４(F)は、光カンチレバー1000を基板11から分離
する工程を示している。基板11の裏面からの異方性ウエ
ットエッチングや異方性ドライエッチングによって光カ
ンチレバー1000を基板11から分離することができ、同時
に光導入部を形成することができる。なお、光伝搬部お
よび光伝搬ティップが空洞の場合、図４(F)の工程後、
光伝搬ティップおよび光伝搬部に相当する部分をドライ
エッチングやウエットエッチングによって取り除く。
【００２６】上記の工程によって作製される光カンチレ
バー1000は、図１および図３に示した光導入部７aから
光を導入することによって、光伝搬ティップ３を伝搬し
た光を微小開口４から試料にむかって出射することがで
きる。また、図２に示すように走査型プローブ顕微鏡の
光カンチレバーとして動作可能である。また、光カンチ
レバー1000のカンチレバー部２の形状を、長を100〜100
0μｍ、幅20〜100μｍ、厚さ2〜10μｍにすることによ
って、カンチレバー部２のばね定数や共振周波数は、0.
1〜50N/m、10〜300ｋＨｚの間で調整することができ、
柔らかい試料でも損傷することなく高速に計測すること
ができる。また、半導体プロセスを用いて作製できるた
め、量産性、均一性に優れている光カンチレバー1000を
作製することが可能である。また、従来のAFMと同様な
形状であるため取り扱いが簡単である。
バー1000は、図１および図３に示した光導入部７aから
光を導入することによって、光伝搬ティップ３を伝搬し
た光を微小開口４から試料にむかって出射することがで
きる。また、図２に示すように走査型プローブ顕微鏡の
光カンチレバーとして動作可能である。また、光カンチ
レバー1000のカンチレバー部２の形状を、長を100〜100
0μｍ、幅20〜100μｍ、厚さ2〜10μｍにすることによ
って、カンチレバー部２のばね定数や共振周波数は、0.
1〜50N/m、10〜300ｋＨｚの間で調整することができ、
柔らかい試料でも損傷することなく高速に計測すること
ができる。また、半導体プロセスを用いて作製できるた
め、量産性、均一性に優れている光カンチレバー1000を
作製することが可能である。また、従来のAFMと同様な
形状であるため取り扱いが簡単である。
【００２７】また、光伝搬部５および光伝搬ティップ３
が誘電体で満たされている場合、入射光の波長によって
は、誘電体で吸収されてしまう。しかし、光伝搬部５お
よび光伝搬ティップ３が空洞ならば、大気あるいは真空
の吸収は無視することができるため、入射光として使用
可能な波長範囲を広く選択できる。 ［実施の形態２］図５は、本発明の実施の形態２に関わ
る光カンチレバー2000の構成を示す構成図である。この
光カンチレバー2000は、光導入部7bが凸形状を持つ点に
特徴がある。光導入部7bの凸部の曲率半径は、たとえば
40μｍであるが、光伝搬ティップ３の高さおよび光伝搬
部５および光伝搬ティップ３の材質の違いによって、光
導入部7bに入射した光を微小開口４に集光するような最
適値をとる。光カンチレバー2000を構成する他の要素
は、実施の形態１と同様である。しかし、光伝搬部５お
よび光伝搬ティップ３は空洞にはならない。
が誘電体で満たされている場合、入射光の波長によって
は、誘電体で吸収されてしまう。しかし、光伝搬部５お
よび光伝搬ティップ３が空洞ならば、大気あるいは真空
の吸収は無視することができるため、入射光として使用
可能な波長範囲を広く選択できる。 ［実施の形態２］図５は、本発明の実施の形態２に関わ
る光カンチレバー2000の構成を示す構成図である。この
光カンチレバー2000は、光導入部7bが凸形状を持つ点に
特徴がある。光導入部7bの凸部の曲率半径は、たとえば
40μｍであるが、光伝搬ティップ３の高さおよび光伝搬
部５および光伝搬ティップ３の材質の違いによって、光
導入部7bに入射した光を微小開口４に集光するような最
適値をとる。光カンチレバー2000を構成する他の要素
は、実施の形態１と同様である。しかし、光伝搬部５お
よび光伝搬ティップ３は空洞にはならない。
【００２８】本発明の実施の形態２に関わる光カンチレ
バー2000は、図２に示す走査型プローブ顕微鏡10000中
の光カンチレバー1000と同様に使用可能である。また、
本発明の実施の形態２に関わる光カンチレバー2000は、
図４に示す光カンチレバー1000の製造方法と同様な工程
で作製可能である。光カンチレバー2000の光導入部7bの
凸形状は、図４(B)に示す工程において、カンチレバー
部２を貫通する穴の底面を凹形状に加工することによっ
て作製することができる。
バー2000は、図２に示す走査型プローブ顕微鏡10000中
の光カンチレバー1000と同様に使用可能である。また、
本発明の実施の形態２に関わる光カンチレバー2000は、
図４に示す光カンチレバー1000の製造方法と同様な工程
で作製可能である。光カンチレバー2000の光導入部7bの
凸形状は、図４(B)に示す工程において、カンチレバー
部２を貫通する穴の底面を凹形状に加工することによっ
て作製することができる。
【００２９】本発明の実施の形態２に関わる光カンチレ
バー2000によれば、実施の形態１で説明した効果の他
に、光導入部7bが凸形状を持っているため、光カンチレ
バー2000に導入した入射光を微小開口４に集光すること
が可能となり、微小開口４からの出射光の強度を大きく
することが可能となる。 ［実施の形態３］図６は、本発明の実施の形態３に関わ
る光カンチレバー3000の構成を示す構成図である。光カ
ンチレバー3000は、光導入部7Cがカンチレバー部２より
もくぼんだ形状を持つ点に特徴がある。光導入部7Cの凹
部の段差は、たとえば10〜50μｍである。光カンチレバ
ー3000を構成する他の要素は、実施の形態１と同様であ
る。
バー2000によれば、実施の形態１で説明した効果の他
に、光導入部7bが凸形状を持っているため、光カンチレ
バー2000に導入した入射光を微小開口４に集光すること
が可能となり、微小開口４からの出射光の強度を大きく
することが可能となる。 ［実施の形態３］図６は、本発明の実施の形態３に関わ
る光カンチレバー3000の構成を示す構成図である。光カ
ンチレバー3000は、光導入部7Cがカンチレバー部２より
もくぼんだ形状を持つ点に特徴がある。光導入部7Cの凹
部の段差は、たとえば10〜50μｍである。光カンチレバ
ー3000を構成する他の要素は、実施の形態１と同様であ
る。
【００３０】本発明の実施の形態３に関わる光カンチレ
バー3000は、図２に示す走査型プローブ顕微鏡10000の
光カンチレバー1000と同様に使用できる。また、本発明
の実施の形態３に関わる光カンチレバー3000は、図４に
示す光カンチレバー1000の製造方法と同様な工程で作製
可能である。光カンチレバー2000の光導入部7ｃの凹部
は、図４(Ｆ)に示す工程の後、光伝搬部５となる部分を
さらに基部１側からドライエッチングを行うことによっ
て形成する。
バー3000は、図２に示す走査型プローブ顕微鏡10000の
光カンチレバー1000と同様に使用できる。また、本発明
の実施の形態３に関わる光カンチレバー3000は、図４に
示す光カンチレバー1000の製造方法と同様な工程で作製
可能である。光カンチレバー2000の光導入部7ｃの凹部
は、図４(Ｆ)に示す工程の後、光伝搬部５となる部分を
さらに基部１側からドライエッチングを行うことによっ
て形成する。
【００３１】本発明の実施の形態２に関わる光カンチレ
バー3000によれば、実施の形態１で説明した効果の他
に、光導入部7cがカンチレバー部２よりもへこんだ位置
にあるため、光カンチレバー3000に導入した光の反射光
を他の部分へ漏洩することを防ぐことが可能となり、計
測時のS/N比を高くすることが可能となる。 ［実施の形態４］図７は、本発明の実施の形態４に関わ
る光カンチレバー4000の構成を示す構成図である。光カ
ンチレバー4000は、光伝搬ティップ３の高さがたとえば
20μｍであり、実施の形態１から３の光カンチレバーに
比べて十分大きな高さを有している点に特徴がある。光
導入部７は、実施の形態１から実施の形態３までのいず
れの形状でも良い。光カンチレバー4000の他の要素は、
実施の形態１から実施の形態３までの光カンチレバーと
同様である。
バー3000によれば、実施の形態１で説明した効果の他
に、光導入部7cがカンチレバー部２よりもへこんだ位置
にあるため、光カンチレバー3000に導入した光の反射光
を他の部分へ漏洩することを防ぐことが可能となり、計
測時のS/N比を高くすることが可能となる。 ［実施の形態４］図７は、本発明の実施の形態４に関わ
る光カンチレバー4000の構成を示す構成図である。光カ
ンチレバー4000は、光伝搬ティップ３の高さがたとえば
20μｍであり、実施の形態１から３の光カンチレバーに
比べて十分大きな高さを有している点に特徴がある。光
導入部７は、実施の形態１から実施の形態３までのいず
れの形状でも良い。光カンチレバー4000の他の要素は、
実施の形態１から実施の形態３までの光カンチレバーと
同様である。
【００３２】また、光カンチレバー4000は、図２に示す
走査型プローブ顕微鏡10000の光カンチレバー1000と同
様に使用できる。図８は、実施の形態４に関わる光カン
チレバー4000の製造工程の一例を示した図である。図８
(A)は、基板11を示している。なお、以下では基板11の
上面をおもて面とし、下面を裏面とする。基板11は、た
とえばシリコンや水晶などである。
走査型プローブ顕微鏡10000の光カンチレバー1000と同
様に使用できる。図８は、実施の形態４に関わる光カン
チレバー4000の製造工程の一例を示した図である。図８
(A)は、基板11を示している。なお、以下では基板11の
上面をおもて面とし、下面を裏面とする。基板11は、た
とえばシリコンや水晶などである。
【００３３】図８(B)は、カンチレバー部２およびカン
チレバー部２を貫通するように穴を形成する工程を示し
ている。エッチングマスク12は、二酸化珪素やフォトレ
ジストなどである。エッチングマスク12をフォトリソグ
ラフィーを用いて形成した後に、反応性リアクティブイ
オンエッチングをはじめとする異方性ドライエッチング
によって加工することによってカンチレバー部およびカ
ンチレバー部を貫通する穴を形成することができる。こ
のときの加工深さは、実施の形態１の場合より十分深
い。また、光カンチレバー4000の光導入部を実施の形態
２の光導入部と同様に凸形状にする場合、カンチレバー
部２を貫通する穴の底面を凹形状に加工する。
チレバー部２を貫通するように穴を形成する工程を示し
ている。エッチングマスク12は、二酸化珪素やフォトレ
ジストなどである。エッチングマスク12をフォトリソグ
ラフィーを用いて形成した後に、反応性リアクティブイ
オンエッチングをはじめとする異方性ドライエッチング
によって加工することによってカンチレバー部およびカ
ンチレバー部を貫通する穴を形成することができる。こ
のときの加工深さは、実施の形態１の場合より十分深
い。また、光カンチレバー4000の光導入部を実施の形態
２の光導入部と同様に凸形状にする場合、カンチレバー
部２を貫通する穴の底面を凹形状に加工する。
【００３４】図８(C)は、光伝搬ティップとなる誘電体1
3を堆積する工程を示している。図８(B)で示した工程の
後、プラズマ気相合成法やスピンコーティングによっ
て、基板11の表面に二酸化珪素やポリイミドなどの誘電
体を堆積する。図８(D)は、光伝搬ティップを先鋭化す
る工程を示している。光伝搬ティップの先鋭化は、等方
性ドライエッチングや等方性ウエットエッチングなどに
よって形成する。
3を堆積する工程を示している。図８(B)で示した工程の
後、プラズマ気相合成法やスピンコーティングによっ
て、基板11の表面に二酸化珪素やポリイミドなどの誘電
体を堆積する。図８(D)は、光伝搬ティップを先鋭化す
る工程を示している。光伝搬ティップの先鋭化は、等方
性ドライエッチングや等方性ウエットエッチングなどに
よって形成する。
【００３５】図８(E)は、光伝搬ティップを形成する工
程を示している。光伝搬ティップは、カンチレバー部お
よび基部となる部分以外をマスク１６で覆い、基板11を
ドライエッチングやウエットエッチングによって薄くす
ることで形成される。この工程によって、光伝搬ティッ
プは、実施の形態１で説明した場合よりも十分大きな高
さを有することができる。
程を示している。光伝搬ティップは、カンチレバー部お
よび基部となる部分以外をマスク１６で覆い、基板11を
ドライエッチングやウエットエッチングによって薄くす
ることで形成される。この工程によって、光伝搬ティッ
プは、実施の形態１で説明した場合よりも十分大きな高
さを有することができる。
【００３６】以降の遮光膜の堆積および微小開口を形成
する工程と、光カンチレバー4000を基板11から分離する
工程は、実施の形態１の図４(E)と図４(F)で説明した工
程と同一である。また、光カンチレバー4000の光導入部
を凹形状とする工程は、実施の形態３で説明した工程と
同一である。本発明の実施の形態４で説明した光カンチ
レバー4000によれば、実施の形態１から３で説明した効
果の他に、光伝搬ティップ３の高さを20〜200μｍと大
きくすることができるため、段差の大きな試料を計測す
ることが可能である。また、光カンチレバー4000は、光
伝搬ティップ３の高さが大きいため、液中での観察時
に、板状のカンチレバー部２が液中に浸かることなく、
角柱または円柱形状をもつ光伝搬ティップだけが液中に
入るようにできるため、液中での動作が安定となる。
する工程と、光カンチレバー4000を基板11から分離する
工程は、実施の形態１の図４(E)と図４(F)で説明した工
程と同一である。また、光カンチレバー4000の光導入部
を凹形状とする工程は、実施の形態３で説明した工程と
同一である。本発明の実施の形態４で説明した光カンチ
レバー4000によれば、実施の形態１から３で説明した効
果の他に、光伝搬ティップ３の高さを20〜200μｍと大
きくすることができるため、段差の大きな試料を計測す
ることが可能である。また、光カンチレバー4000は、光
伝搬ティップ３の高さが大きいため、液中での観察時
に、板状のカンチレバー部２が液中に浸かることなく、
角柱または円柱形状をもつ光伝搬ティップだけが液中に
入るようにできるため、液中での動作が安定となる。
【００３７】［実施の形態５］図９および図10は、本発
明の実施の形態５に関わる光カンチレバー5000の構成を
示した斜視図およびカンチレバー部分の断面図である。
光カンチレバー5000は、光てこ用カンチレバー23および
レバー支点26を有している点に特徴がある。光カンチレ
バー5000を構成する他の要素は実施の形態１から４と同
様である。また、光てこ用カンチレバー23およびレバー
支点26の材質は、基部２１およびカンチレバー部22と同
一である。また、光てこ用カンチレバー23の長さはたと
えば300〜2000μｍであり、カンチレバー部22の長さは
たとえば100〜1000μｍであり、光てこ用カンチレバー2
3はカンチレバー部22よりも大きな長さを有することが
できる。
明の実施の形態５に関わる光カンチレバー5000の構成を
示した斜視図およびカンチレバー部分の断面図である。
光カンチレバー5000は、光てこ用カンチレバー23および
レバー支点26を有している点に特徴がある。光カンチレ
バー5000を構成する他の要素は実施の形態１から４と同
様である。また、光てこ用カンチレバー23およびレバー
支点26の材質は、基部２１およびカンチレバー部22と同
一である。また、光てこ用カンチレバー23の長さはたと
えば300〜2000μｍであり、カンチレバー部22の長さは
たとえば100〜1000μｍであり、光てこ用カンチレバー2
3はカンチレバー部22よりも大きな長さを有することが
できる。
【００３８】光カンチレバー5000は、図２に示す走査型
プローブ顕微鏡1000の光カンチレバー1000と同様に使用
でき、コンタクトモードおよびダイナミックモードの両
方で使用可能である。コンタクトモードの場合の動作を
以下で説明する。レーザ発振器104から放出したレーザ
光は、光てこ用カンチレバー23上で反射する。試料との
間の引力または斥力によってカンチレバー部22が変位す
ると、同時にカンチレバー支点26を基点に、光てこ用カ
ンチレバー23も変位する。このため、光てこ用カンチレ
バー23上で反射したレーザ光の光路が変化するため、こ
れを光電変換部106で検出する。以降は、実施の形態１
と同様であり、光学像の取得方法も、実施の形態１と同
様である。
プローブ顕微鏡1000の光カンチレバー1000と同様に使用
でき、コンタクトモードおよびダイナミックモードの両
方で使用可能である。コンタクトモードの場合の動作を
以下で説明する。レーザ発振器104から放出したレーザ
光は、光てこ用カンチレバー23上で反射する。試料との
間の引力または斥力によってカンチレバー部22が変位す
ると、同時にカンチレバー支点26を基点に、光てこ用カ
ンチレバー23も変位する。このため、光てこ用カンチレ
バー23上で反射したレーザ光の光路が変化するため、こ
れを光電変換部106で検出する。以降は、実施の形態１
と同様であり、光学像の取得方法も、実施の形態１と同
様である。
【００３９】また、ダイナミックモードの場合も、光て
このレーザ光を光てこ用カンチレバー２３に照射し、サ
ーボ機構107によって光てこ用カンチレバーの振幅を一
定となるように粗動機構113および微動機構112を制御す
ることで、表面形状の計測が可能である。光カンチレバ
ー5000の作製方法は、カンチレバー形状が異なるだけ
で、実施の形態１から実施の形態４と同様である。
このレーザ光を光てこ用カンチレバー２３に照射し、サ
ーボ機構107によって光てこ用カンチレバーの振幅を一
定となるように粗動機構113および微動機構112を制御す
ることで、表面形状の計測が可能である。光カンチレバ
ー5000の作製方法は、カンチレバー形状が異なるだけ
で、実施の形態１から実施の形態４と同様である。
【００４０】本発明の実施の形態５に関わる光カンチレ
バー5000は、実施の形態１から実施の形態４で説明した
効果の他に、光てこのレーザ光をカンチレバー部22に照
射しないため、試料の光学特性観察用の光と光てこ用の
レーザ光を完全に分離することができるため、SNOM観察
時のS/N比が向上する。また、カンチレバー部22の長さ
より光てこ用カンチレバー23の長さが大きい場合、カン
チレバー部22の変位量よりも光てこ用カンチレバー23の
変位量が大きくなり、光てこによるカンチレバーの変位
検出の感度が向上する。
バー5000は、実施の形態１から実施の形態４で説明した
効果の他に、光てこのレーザ光をカンチレバー部22に照
射しないため、試料の光学特性観察用の光と光てこ用の
レーザ光を完全に分離することができるため、SNOM観察
時のS/N比が向上する。また、カンチレバー部22の長さ
より光てこ用カンチレバー23の長さが大きい場合、カン
チレバー部22の変位量よりも光てこ用カンチレバー23の
変位量が大きくなり、光てこによるカンチレバーの変位
検出の感度が向上する。
【００４１】
【発明の効果】以上説明したように、請求項１に係わる
発明によれば、光カンチレバーは、SNOM計測ができ、従
来のAFMのカンチレバーと同様な構造を持つため、従来
の光ファイバープローブよりも共振周波数が高く、か
つ、ばね定数が小さな光カンチレバーとなり、柔らかい
試料でも高速で計測ができるようになる。また、前記誘
電体が空気の場合、光伝搬部および光伝搬ティップが空
洞であるため、大気あるいは真空の吸収は無視すること
ができ、入射光として使用可能な波長範囲を広く選択で
きる。
発明によれば、光カンチレバーは、SNOM計測ができ、従
来のAFMのカンチレバーと同様な構造を持つため、従来
の光ファイバープローブよりも共振周波数が高く、か
つ、ばね定数が小さな光カンチレバーとなり、柔らかい
試料でも高速で計測ができるようになる。また、前記誘
電体が空気の場合、光伝搬部および光伝搬ティップが空
洞であるため、大気あるいは真空の吸収は無視すること
ができ、入射光として使用可能な波長範囲を広く選択で
きる。
【００４２】また、請求項２に係わる発明によれば、光
カンチレバーは、請求項１で説明した効果の他に、前記
先鋭化された誘電体の先端と反対側の面が凸形状を持っ
ているため、光カンチレバーに導入した入射光を微小開
口に集光することが可能となり、微小開口からの出射光
の強度を大きくすることが可能となる。また、請求項３
に係わる発明によれば、光カンチレバーは、請求項１で
説明した効果の他に、前記先鋭化された誘電体の先端と
反対側の面がカンチレバー部よりも窪んだ位置にあるた
め、光カンチレバーに導入した光の反射光を他の部分へ
漏洩することを防ぐことが可能となり、計測時のS/N比
を高くすることが可能となる。
カンチレバーは、請求項１で説明した効果の他に、前記
先鋭化された誘電体の先端と反対側の面が凸形状を持っ
ているため、光カンチレバーに導入した入射光を微小開
口に集光することが可能となり、微小開口からの出射光
の強度を大きくすることが可能となる。また、請求項３
に係わる発明によれば、光カンチレバーは、請求項１で
説明した効果の他に、前記先鋭化された誘電体の先端と
反対側の面がカンチレバー部よりも窪んだ位置にあるた
め、光カンチレバーに導入した光の反射光を他の部分へ
漏洩することを防ぐことが可能となり、計測時のS/N比
を高くすることが可能となる。
【００４３】また、請求項４に係わる発明によれば、光
カンチレバーは、請求項１から３で説明した効果の他
に、光てこのレーザ光をカンチレバー部に照射しないた
め、試料の光学特性観察用の光と光てこ用のレーザ光を
完全に分離することができるため、SNOM計測の安定性が
向上する。また、カンチレバー部の長さより光てこ用カ
ンチレバーの長さが大きい場合、カンチレバー部の変位
量よりも光てこ用カンチレバーの変位量が大きくなり、
光てこによるカンチレバーの変位検出の感度が向上す
る。
カンチレバーは、請求項１から３で説明した効果の他
に、光てこのレーザ光をカンチレバー部に照射しないた
め、試料の光学特性観察用の光と光てこ用のレーザ光を
完全に分離することができるため、SNOM計測の安定性が
向上する。また、カンチレバー部の長さより光てこ用カ
ンチレバーの長さが大きい場合、カンチレバー部の変位
量よりも光てこ用カンチレバーの変位量が大きくなり、
光てこによるカンチレバーの変位検出の感度が向上す
る。
【００４４】また、請求項５および請求項７から14に係
わる発明によれば、シリコンプロセスを用いているた
め、請求項１から請求項４で説明した光カンチレバーを
量産性、均一性よく簡単に製造できる。また、請求項６
から請求項15に係わる発明によれば、前記先鋭化された
誘電体の高さを20〜200μｍと大きくでき、段差の大き
な試料を計測することが可能な光カンチレバーを量産
性、均一性よく簡単に製造できる。また、この製造方法
で作製された光カンチレバーは、前記先鋭化された誘電
体の高さが大きいため、液中での観察時に、板状のカン
チレバー部が液中に浸かることなく、角柱または円柱形
状をもつ光伝搬ティップだけが液中に入るので、液中で
の動作が安定となる。
わる発明によれば、シリコンプロセスを用いているた
め、請求項１から請求項４で説明した光カンチレバーを
量産性、均一性よく簡単に製造できる。また、請求項６
から請求項15に係わる発明によれば、前記先鋭化された
誘電体の高さを20〜200μｍと大きくでき、段差の大き
な試料を計測することが可能な光カンチレバーを量産
性、均一性よく簡単に製造できる。また、この製造方法
で作製された光カンチレバーは、前記先鋭化された誘電
体の高さが大きいため、液中での観察時に、板状のカン
チレバー部が液中に浸かることなく、角柱または円柱形
状をもつ光伝搬ティップだけが液中に入るので、液中で
の動作が安定となる。
【図１】本発明の実施の形態１にかかわる光カンチレバ
ーの構成を示す構成図である。
ーの構成を示す構成図である。
【図２】本発明の実施の形態１にかかわる光カンチレバ
ーを搭載した走査プローブ顕微鏡の構成を示す構成図で
ある。
ーを搭載した走査プローブ顕微鏡の構成を示す構成図で
ある。
【図３】本発明の実施の形態１にかかわる光カンチレバ
ーへ光を導入する方法の他の例を示した構成図である。
ーへ光を導入する方法の他の例を示した構成図である。
【図４】本発明の実施の形態１にかかわる光カンチレバ
ーの製造方法を示す説明図である。
ーの製造方法を示す説明図である。
【図５】本発明の実施の形態２にかかわる光カンチレバ
ーの構成を示す構成図である。
ーの構成を示す構成図である。
【図６】本発明の実施の形態３にかかわる光カンチレバ
ーの構成を示す構成図である。
ーの構成を示す構成図である。
【図７】本発明の実施の形態４にかかわる光カンチレバ
ーの構成を示す構成図である。
ーの構成を示す構成図である。
【図８】本発明の実施の形態４にかかわる光カンチレバ
ーの製造方法を示す説明図である。
ーの製造方法を示す説明図である。
【図９】本発明の実施の形態５にかかわる光カンチレバ
ーの構成を示した斜視図である。
ーの構成を示した斜視図である。
【図１０】本発明の実施の形態５にかかわる光カンチレ
バーの構成を示したカンチレバー部分の断面図である。
バーの構成を示したカンチレバー部分の断面図である。
【図１１】従来例にかかわる光ファイバープローブを示
す構成図である。
す構成図である。
１ 基部 ２ カンチレバー部 ３ 光伝搬ティップ ４ 微小開口 ５ 光伝搬部 ６ 遮光膜 ７ａ 光導入部 ７ｂ 光導入部 ７ｃ 光導入部 １１ 基板 １２ マスク １３ 誘電体膜 １４ 遮光膜 ２１ 基部 ２２ カンチレバー部 ２３ 光てこ用カンチレバー ２４ 光伝搬ティップ ２５ 光導入部 ２６ カンチレバー支点 １０１ 光源 １０２ レンズ １０３ 光ファイバー １０４ レーザ発振器 １０５ ミラー １０６ 光電変換部 １０７ サーボ機構 １０８ コンピュータ １０９ 光検出部 １１０ 試料 １１１ プリズム １１２ 微動機構 １１３ 粗動機構 １１４ レンズ ５０１ 基部 ５０２ カンチレバー部 ５０３ ティップ ５０４ 微小開口 ５０５ 光導入部 １０００ 光カンチレバー ２０００ 光カンチレバー ３０００ 光カンチレバー ４０００ 光カンチレバー ５０００ 光カンチレバー １００００ 走査型プローブ顕微鏡
フロントページの続き (72)発明者 光岡 靖幸 千葉県千葉市美浜区中瀬１丁目８番地 セ イコーインスツルメンツ株式会社内 (72)発明者 加藤 健二 千葉県千葉市美浜区中瀬１丁目８番地 セ イコーインスツルメンツ株式会社内 (72)発明者 千葉 徳男 千葉県千葉市美浜区中瀬１丁目８番地 セ イコーインスツルメンツ株式会社内 (72)発明者 大海 学 千葉県千葉市美浜区中瀬１丁目８番地 セ イコーインスツルメンツ株式会社内 (72)発明者 笠間 宣行 千葉県千葉市美浜区中瀬１丁目８番地 セ イコーインスツルメンツ株式会社内 Ｆターム(参考） 2F069 GG04 GG07 GG62 HH05 JJ15 LL03 LL04 MM38
Claims (15)
- 【請求項１】 基部と、 前記基部からのびるカンチレバー部と、 前記カンチレバー部を貫通し、前記基部とは反対側のカ
ンチレバー上に突出するように形成され、その先端が先
鋭化された誘電体と、 前記先鋭化された誘電体の周りを覆う遮光膜と、 前記先鋭化された誘電体の先端に形成された微小開口と
からなることを特徴とする光カンチレバー。 - 【請求項２】 前記先鋭化された誘電体の先端と反対側
の面が、凸形状を有することを特徴とする請求項１記載
の光カンチレバー。 - 【請求項３】 前記先鋭化された誘電体の先端と反対側
の面が、前記カンチレバー部の前記基部と同じ側の面よ
りも突出していないことを特徴とする請求項１記載の光
カンチレバー。 - 【請求項４】 前記カンチレバー部の支点に対して、前
記先鋭化された誘電体とは反対側に、前記カンチレバー
部と一体の光てこ用カンチレバーを有していることを特
徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の光カ
ンチレバー。 - 【請求項５】 請求項１から請求項４のいずれかに記載
の前記カンチレバー部を貫通するように穴を形成する工
程と、 前記誘電体を前記穴に堆積する工程と、 前記誘電体を先鋭化する工程と、遮光膜を先鋭化した前
記誘電体上に堆積し、微小開口を形成する工程と、を含
むことを特徴とする光カンチレバーの製造方法。 - 【請求項６】 請求項１から請求項４のいずれかに記載
の前記カンチレバー部を貫通するように穴を形成する工
程と、 前記誘電体を前記穴に堆積する工程と、 前記誘電体を先鋭化する工程と、 前記誘電体を堆積した方向から前記カンチレバー部を薄
くして前記カンチレバー部の厚さを調整する工程と、 遮光膜を先鋭化した前記誘電体上に堆積し、微小開口を
形成する工程と、を含むことを特徴とする光カンチレバ
ーの製造方法。 - 【請求項７】 前記誘電体を除去する工程を有すること
を特徴とする請求項5または請求項６記載の光カンチレ
バーの製造方法。 - 【請求項８】 先鋭化された前記誘電体の先端と反対側
の面を前記カンチレバー部の面より突出させない工程を
有することを特徴とする請求項５または請求項６記載の
光カンチレバーの製造方法。 - 【請求項９】 前記カンチレバー部を貫通するように穴
を形成する工程が、シリコン基板のドライエッチング工
程であることを特徴とする請求項５または請求項６記載
の光カンチレバーの製造方法。 - 【請求項１０】 前記誘電体を堆積する工程が、気相合
成法あるいはスピンコーティングによって行う工程であ
ることを特徴とする請求項５または請求項６記載の光カ
ンチレバーの製造方法。 - 【請求項１１】 前記誘電体を先鋭化する工程が、前記
誘電体上にマスクを形成した後に、等方性のドライエッ
チングまたは等方性のウエットエッチング工程であるこ
とを特徴とする請求項５または６記載の光カンチレバー
の製造方法。 - 【請求項１２】 遮光膜を先鋭化した前記誘電体上に堆
積し、微小開口を形成する工程が、前記先鋭化された誘
電体上に金属を堆積した後に、ドライエッチングまたは
ウエットエッチングによって前記先鋭化された誘電体の
先端の金属を除去することによって微小開口を形成する
工程であることを特徴とする請求項５または請求項６記
載の光カンチレバーの製造方法。 - 【請求項１３】 前記誘電体を除去する工程が、前記先
鋭化された誘電体の先端と反対側からのドライエッチン
グまたはウエットエッチングであることを特徴とする請
求項７記載の光カンチレバーの製造方法。 - 【請求項１４】 先鋭化された前記誘電体の先端と反対
側の面を前記カンチレバー部より突出させない工程が、
前記先鋭化された誘電体の先端と反対側の面からのドラ
イエッチングまたはウエットエッチングであることを特
徴とする請求項８記載の光カンチレバーの製造方法。 - 【請求項１５】 前記誘電体を堆積した方向から前記カ
ンチレバー部を薄くして前記カンチレバー部の厚さを調
整する工程が、ドライエッチングであることを特徴とす
る請求項６記載の光カンチレバーの製造方法。
Priority Applications (7)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32076898A JP3949831B2 (ja) | 1998-11-11 | 1998-11-11 | 光カンチレバーとその製造方法 |
| DE69936221T DE69936221T2 (de) | 1998-11-11 | 1999-11-02 | Optischer ausleger für rastermikroskop und dessen herstellungsverfahren |
| EP99951218A EP1130379B1 (en) | 1998-11-11 | 1999-11-02 | Optical cantilever for scanning microscope and method of its production |
| US09/830,381 US6747265B1 (en) | 1998-11-11 | 1999-11-02 | Optical cantilever having light shielding film and method of fabricating the same |
| DE69932870T DE69932870T2 (de) | 1998-11-11 | 1999-11-02 | Ausleger für optisches Nahfeld-Rastermikroskop |
| EP05003634A EP1531327B1 (en) | 1998-11-11 | 1999-11-02 | Cantilever for Scanning Optical Near-Field Microscope |
| PCT/JP1999/006121 WO2000028299A1 (en) | 1998-11-11 | 1999-11-02 | Optical cantilever and production method therefor |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32076898A JP3949831B2 (ja) | 1998-11-11 | 1998-11-11 | 光カンチレバーとその製造方法 |
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|---|---|
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|---|---|---|---|
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| DE10303961B4 (de) * | 2003-01-31 | 2005-03-24 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Sonde für ein optisches Nahfeldmikroskop und Verfahren zu deren Herstellung |
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|---|---|---|---|---|
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| EP0413041B1 (en) * | 1989-08-16 | 1992-07-15 | International Business Machines Corporation | Method of producing micromechanical sensors for the afm/stm profilometry and micromechanical afm/stm sensor head |
| JP3317001B2 (ja) * | 1994-03-16 | 2002-08-19 | 富士通株式会社 | プローブ製造方法 |
| JPH08166390A (ja) * | 1994-12-13 | 1996-06-25 | Nikon Corp | カンチレバー及びその製造方法 |
| JPH08334521A (ja) * | 1995-06-08 | 1996-12-17 | Olympus Optical Co Ltd | 集積型ｓｐｍセンサ及び走査型プローブ顕微鏡 |
| JP3576644B2 (ja) * | 1995-06-19 | 2004-10-13 | キヤノン株式会社 | 情報記録装置のプローブ及び記録媒体、並びにこれらを用いた情報記録方法 |
| JPH0954101A (ja) * | 1995-08-14 | 1997-02-25 | Nikon Corp | 走査型近接場光学顕微鏡 |
| JP3576677B2 (ja) * | 1996-01-19 | 2004-10-13 | キヤノン株式会社 | 静電アクチュエータ及び、該アクチュエータを用いたプローブ、走査型プローブ顕微鏡、加工装置、記録再生装置 |
| JPH10293134A (ja) * | 1997-02-19 | 1998-11-04 | Canon Inc | 光検出または照射用のプローブ、及び該プローブを備えた近視野光学顕微鏡・記録再生装置・露光装置、並びに該プローブの製造方法 |
| JP3249419B2 (ja) * | 1997-03-12 | 2002-01-21 | セイコーインスツルメンツ株式会社 | 走査型近接場光学顕微鏡 |
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1999
- 1999-11-02 EP EP99951218A patent/EP1130379B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1999-11-02 EP EP05003634A patent/EP1531327B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1999-11-02 DE DE69932870T patent/DE69932870T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1999-11-02 WO PCT/JP1999/006121 patent/WO2000028299A1/ja active IP Right Grant
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- 1999-11-02 US US09/830,381 patent/US6747265B1/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
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