JP2001141635A - プローブアレイ及びプローブアレイの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高効率かつ高分解能のプローブアレイであっ
て、各突起部の高さが一定に制御する。 【解決手段】 光透過性を有するＳｉ突起部３と、基板
２よりも屈折率が高いＳｉからなり、ガラス基板２上に
形成された複数のＳｉ突起部３とを備え、ガラス基板２
から光を入射して、各Ｓｉ突起部３の先鋭部分で近接場
光又は伝搬光（近接場光でない光）又は両方を発生させ
る。光透過性を有するガラス基板２と、ＳｉからなるＳ
ＯＩウエハ、ＳＯＩウエハ上に積層されたＳｉＯ₂層
と、ＳｉＯ₂層上に積層されたＳｉ支持基板からなるＳ
ＯＩ基板と、を陽極接合により接合し、ＳＯＩ基板に含
まれるＳｉ支持基板を除去し、ＳｉＯ₂層をパターニン
グし、ＳＯＩウエハをエッチングし、パターニングされ
たＳｉＯ₂層を除去して、ガラス基板２上にＳｉからな
る複数のＳｉ突起部３を備えるプローブアレイ１を作成
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、入射された光を集
光して例えば被測定試料に光を照射するのに用いて好適
なプローブアレイ及びプローブアレイの製造方法に関
し、詳しくは、入射された光を集光して近接場光や伝搬
光を発生させることができるプローブアレイ及びプロー
ブアレイの製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、例えば近接場光学顕微鏡に備えら
れる複数の突起型プローブを作製するには、これまでに
複数の凹部アレイの転写による作製方法が提案されてい
た。

【０００３】この近接場光学顕微鏡は、各突起部と試料
との距離を、試料の測定を行うときに用いる光の波長よ
りも小さくするように突起型プローブアレイを配設す
る。これにより、近接場光学顕微鏡は、各突起部と、試
料との間に近接場光を発生させて試料の物性測定を行う
ことが多い。

【０００４】上記突起型プローブアレイを製造するとき
には、先ず、Ｓｉ基板に対して異方性エッチングを行う
ことでＳｉ基板に複数の凹部からなる凹部アレイを作製
する。次いで、作製した凹部アレイを用いて他の材料
（例えば金属材料や誘電体材料）に凹部を転写する。こ
のとき凹部アレイの表面を例えば金属や誘電体等のＳｉ
とは異なる他の材料で覆い、その後他の材料からＳｉ基
板を除去する。これにより、金属材料や誘電体材料から
なる突起部を複数備えた突起型プローブアレイを作製す
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上述した近接場光学顕
微鏡に備えられる突起型プローブアレイは、光の波長以
下の距離で各突起部と試料とを近接して使用されるの
で、各突起部の高さを制御することが重要となる。

【０００６】ここで、上述したように、凹部アレイを用
いて金属材料等を転写して突起型プローブアレイを作製
する場合、各突起部の高さＨは、図１７に示すように、
凹部アレイ１００の凹部１０１の深さにより決定され
る。各凹部１０１の深さは、凹部１０１がＳｉ（１１
１）面によって囲まれることにより、凹部１０１の幅Ｗ
（＝２^1/2Ｈ）２Ｈ／ｔａｎ５４．７４゜≒１．４１４
Ｈによって決定される。

【０００７】しかし、凹部１０１の幅は、電子ビーム露
光装置を用いたとしても、機械的な精度に揺らぎが発生
するために、各凹部１０１で約１０ｎｍ程度の誤差が発
生してしまう。したがって、凹部アレイ１００を用いて
作製される突起型プローブアレイの各突起部の高さを均
一にすることが不可能であった。

【０００８】そこで、本発明は、上述したような実情に
鑑みて提案されたものであり、高効率かつ高分解能であ
って、プローブアレイに設けられる各突起部の高さが一
定に制御されたプローブアレイを提供することを目的と
する。

【０００９】また、本発明は、プローブアレイを製造す
るときに、高効率かつ高分解能であって、各突起部の高
さを一定に制御することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上述の課題を解決する本
発明に係るプローブアレイは、光透過性を有する基板
と、上記基板上に形成され、上記基板よりも屈折率が高
い材料からなり、先端位置が揃った錐状の複数の突起部
とを備える。本発明に係るプローブアレイでは、上記基
板からの光を入射して突起部で先端部分で近接場光、或
いは伝搬光、或いは近接場光及び伝搬光の両方を発生さ
せることを特徴とするものである。

【００１１】また、本発明に係るプローブアレイの製造
方法は、光透過性を有する第１の基板と、上記第１の基
板よりも屈折率が高い高屈折率層、上記高屈折率層上に
積層された中間層、上記中間層上に積層された支持層か
らなる第２の基板と、を上記第１の基板と上記高屈折率
層とを接触させて接合し、上記第２の基板に含まれる支
持層を除去し、上記支持層を除去して露呈した上記中間
層の表面をパターニングし、パターニングして露呈した
上記高屈折率層をエッチングして第１の基板上に錐状の
突起部を複数形成し、上記パターニングされた中間層を
除去して、第１の基板上に高屈折率層からなる錐状の突
起部を複数備えるプローブアレイを作成することを特徴
とする。

【００１２】本発明に係るプローブアレイの製造方法
は、光透過性を有する第１の基板と、支持層、上記支持
層上に形成された中間層、上記中間層上に形成されＧａ
ＰからなるＧａＰ層からなる第２の基板と、を上記第１
の基板と上記ＧａＰ層とを接触させて接合し、上記第２
の基板に含まれる支持層を除去し、上記支持層を除去し
て露呈した上記中間層の表面をパターニングし、パター
ニングして露呈した上記ＧａＰ層をエッチングして第１
の基板上に錐状の突起部を複数形成し、上記パターニン
グされた中間層を除去して、第１の基板上にＧａＰ層か
らなる錐状の突起部を複数備えるプローブアレイを作成
することを特徴とする。

【００１３】本発明に係るプローブアレイの製造方法
は、光透過性を有する第１の基板と、上記第１の基板よ
りも屈折率が高く所定量の不純物が混入した低濃度層、
前記所定量の不純物よりも多い不純物が混入した高濃度
層からなる第２の基板と、を上記第１の基板と上記低濃
度層とを接触させて接合し、上記第２の基板に含まれる
高濃度層を除去し、上記高濃度層を除去して露呈した上
記低濃度層の表面にパターニング用材料を形成して当該
パターニング用材料をパターニングし、パターニングし
て露呈した上記低濃度層をエッチングして第１の基板上
に錐状の突起部を複数形成し、上記パターニングされた
パターニング用材料を除去して、第１の基板上に低濃度
層からなる錐状の突起部を複数備えるプローブアレイを
作成することを特徴とする。

【００１４】本発明に係るプローブアレイの製造方法
は、光透過性を有する第１の基板と、上記第１の基板よ
りも屈折率が高いｎ型Ｓｉ層及びｐ型Ｓｉ層からなる第
２の基板と、を上記第１の基板と上記ｎ型Ｓｉ層又はｐ
型Ｓｉ層とを接触させて接合し、上記第２の基板に含ま
れるｐ型Ｓｉ層又はｎ型Ｓｉ層を除去し、上記ｐ型Ｓｉ
層又はｎ型Ｓｉ層を除去して露呈した上記ｎ型Ｓｉ層又
はｐ型Ｓｉ層の表面にパターニング用材料を形成して当
該パターニング用材料をパターニングし、パターニング
して露呈した上記ｎ型Ｓｉ層又はｐ型Ｓｉ層をエッチン
グして第１の基板上に錐状の突起部を複数形成し、上記
パターニングされたパターニング用材料を除去して、第
１の基板上にｎ型Ｓｉ層又はｐ型Ｓｉ層からなる錐状の
突起部を複数備えるプローブアレイを作成することを特
徴とする。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照しながら詳細に説明する。

【００１６】本発明は、例えば図１に示すようなプロー
ブアレイ１に適用される。

【００１７】このプローブアレイ１は、近接場光学顕微
鏡の光ヘッドや、記録媒体に近接場光を照射するための
光ヘッドとして用いられる。例えばプローブアレイ１を
近接場光学顕微鏡の光ヘッドとして使用した場合、プロ
ーブアレイ１は、被測定試料との距離が、被測定試料に
照射する光の波長以下の位置に配設される。このような
状態において、プローブアレイ１は、被測定試料との間
で近接場光を発生させる。

【００１８】このプローブアレイ１は、図１に示すよう
に構成される。プローブアレイ１は、図１（ｂ）に示す
ように、ガラス基板２と、ガラス基板２上に形成された
複数のＳｉ突起部３と、Ｓｉ突起部３の周囲に設けられ
たバンク部４と、Ｓｉ突起部３及びバンク部４上に形成
された金属層５とからなる。このプローブアレイ１にお
いて、ガラス基板２と、Ｓｉ突起部３及びバンク部４と
は、陽極接合等の手法を用いて接続されている。なお、
上記陽極接合については、プローブアレイ１の製造方法
の説明で詳述する。

【００１９】ガラス基板２は、図１（ａ）に示すように
例えば縦寸法ｔ₁が約３ｍｍ、横寸法ｔ₂が約４ｍｍであ
って、図１（ｂ）に示すように厚さ寸法ｔ₃が約１ｍｍ
に成形されている。

【００２０】Ｓｉ突起部３は、ガラス基板２よりも屈折
率が非常に高い高屈折率材料からなる。この実施の形態
では、例えばＳｉ材料からなる。このＳｉ突起部３は、
図１（ａ）に示すように、バンク部４に囲まれて、縦方
向及び横方向の２次元に配列されて形成されている。各
Ｓｉ突起部３は、底面をガラス基板２側に形成した四角
錐形状となってガラス基板２上に形成される。各Ｓｉ突
起部３は、図１（ｂ）に示すように、高さ寸法ｔ₄が約
５〜１０μｍで形成されている。

【００２１】また、各Ｓｉ突起部３は、図２に示すよう
に、底面の一辺の長さｔ₇が約１０μｍ、高さ寸法ｔ₄が
約１０μｍとなっているとき、先端部分（頂点）のなす
角度θが約９０度とされて形成される。このＳｉ突起部
３の側面は、光が四角錐の底面側から入射されたとき、
先端部分で光強度が大きくなるように設計されている。

【００２２】更に、Ｓｉ突起部３は、後述するが、側面
が２段階に変化されたときには、高さ寸法ｔ₄が約３μ
ｍ、底面の一辺の長さが約２μｍ、先端部分（頂点）の
なす角度が約３０度とされて形成される。また、このＳ
ｉ突起部３は、先端部分の開口径が１００ｎｍ程度に形
成されることで先端部分に近接場光を発生させるように
設計され、先端部分の開口径が光の波長程度に形成させ
ることで先端部分に近接場光でない伝搬光を発生させる
ように設計される。

【００２３】バンク部４は、Ｓｉ突起部３と同じくＳｉ
材料からなる。このバンク部４は、縦寸法ｔ₅及び横寸
法ｔ₆が約１００μｍの正方形状に形成され、高さ寸法
がＳｉ突起部３と同じく５〜１０μｍで形成される。

【００２４】このバンク部４は、縦方向及び横方向の２
次元に配列されて２上に形成される。このバンク部４が
２次元方向に配列されることで、各Ｓｉ突起部３は、ガ
ラス基板２上に２次元方向に配列される。

【００２５】金属層５は、例えばＡｌ等の遮光性材料か
らなり、例えば蒸着法等の薄膜形成技術により、光を透
過させない程度の膜厚に形成される。この金属膜５は、
例えばＡｌ材料を用いた場合、約３０ｎｍ程度の膜厚で
形成される。この金属層５は、ガラス基板２及びＳｉ突
起部３の側面に形成される。

【００２６】このようなプローブアレイ１では、上記近
接場光学顕微鏡に備えられ、試料との距離が光の波長以
下の位置に配設される。このプローブアレイ１は、ガラ
ス基板２側から光が入射されると、金属層５で光を散乱
させてＳｉ突起部３の頂点での光強度が大きくなるよう
に集光し、各Ｓｉ突起部３と試料との間に近接場光を発
生させる。

【００２７】つぎに、上述のプローブアレイ１の製造方
法について説明する。

【００２８】プローブアレイ１を製造するとき、先ず、
図３に示すようにＳＯＩ（SiliconOn Insulator）基板
１０を用意する。このＳＯＩ基板１０は、Ｓｉからなる
活性層１１と、活性層１１上に形成された中間層である
ＳｉＯ₂層１２と、ＳｉＯ₂層１２上に形成されたＳｉ支
持基板１３とからなる。ここで、活性層１１は、膜厚が
約１０μｍ程度であり、屈折率が約４程度である。

【００２９】次に、図４に示すように、ＳＯＩ基板１０
とガラス基板１４とを陽極接合する。ガラス基板１４と
しては、コーニング社の＃７７４０や＃７０７０、或い
は岩城硝子のＳＷ−３等を用いる。ここで、ガラス基板
１４はＮａ⁺イオンを含有している。そして、ＳＯＩ基
板１０の活性層１１とガラス基板１４とを接触させ、真
空中或いはＮ₂、Ａｒ₂等の不活性ガス中で、３５０℃〜
４５０℃に加熱したまま、Ｓｉ支持基板１３側を陽極と
してＳｉ支持基板１３とガラス基板１４との間に２００
Ｖ〜１０００Ｖの電位差を与える。ガラス基板１４の融
点以下の温度でも正のＮａ⁺イオンはガラス基板１４の
中で動きやすくなるので、負電界に引かれてガラス基板
１４表面に到達する。ガラス基板１４中に残った多量の
負イオンが活性層１１（Ｓｉ）との接着面に空間電荷層
を形成して、Ｓｉ−ガラス間に吸引力を生じ、化学結合
させる。

【００３０】次に、ＳＯＩ基板１０からＳｉ支持基板１
３をＫＯＨ水溶液やテトラメティルアンモニュウムハイ
ドロオキサイド（ＴＭＡＨ）、弗酸・硝酸混合液等など
によるエッチング、或いは機械的研磨、或いは化学機械
研磨（ＣＭＰ）により除去する。これにより、ＳｉＯ₂
層１２の表面が露呈することになる。

【００３１】次に、図５に示すように、Ｓｉ支持基板１
３を除去したことにより露呈したＳｉＯ₂層１２の表面
に対してリソグラフィによりパターニングする。パター
ニングするときには、例えば図１で示したように、Ｓｉ
突起部３及びバンク部４の先端部分を配設する位置にＳ
ｉＯ₂層１２を残すように行う。これにより、ＳｉＯ₂層
１２からなるパターンを活性層１１上に形成する。ここ
で、各Ｓｉ突起部３を形成するための各先端部分に対応
するパターンとしては、一辺が約１０〜１５μｍの四角
形状又は同等の大きさを有する丸形状のものが使用可能
である。

【００３２】次に、図６に示すように、ＳｉＯ₂層１２
のパターンが形成された面に対して、例えばＫＯＨ水溶
液、ＮａＯＨ水溶液、ヒドラジン−水和物、エティレン
ジアミン−パイロカテコール−水の混合液（ＥＰＷ）、
ＴＭＡＨ等のエッチャントを用いて異方性エッチングを
行う。これにより、ＳｉＯ₂層１２のパターンが形成さ
れていない部分にのみ異方性エッチングを施す。

【００３３】例えばエッチング溶液としてＫＯＨ溶液
（３４ｗｔ％、８０℃）にイソプロピルアルコール（Ｉ
ＰＡ）を混ぜた溶液を用いた場合、活性層１１の側面の
傾斜が一段階のプローブアレイ１を作製することができ
る。このとき、各ＳｉＯ₂層１２により形成されるパタ
ーンの形状は丸形状でも四角形状であっても変化はしな
い。

【００３４】更に具体的には、ＳｉＯ₂層１２を１０μ
ｍ角の正方形状とし、エッチャントとしてＫＯＨ（４０
ｇ、８５％）、水（６０ｇ）、ＩＰＡ（４０ｃｃ）を混
ぜ、８０℃でエッチングをしたとき、開始から１８０ｓ
ｅｃ、３６０ｓｅｃ、５４０ｓｅｃ、７５０ｓｅｃの時
間エッチングをしたときの活性層１１の変化をそれぞれ
図７（ａ）、図７（ｂ）、図７（ｃ）、図７（ｄ）に示
すようになり、活性層１１ａをガラス基板１４上に形成
する。これにより、図６に示すように、四角錐形状のＳ
ｉ突起部３となる活性層１１ａを形成するとともに、バ
ンク部４となる活性層１１ｂをガラス基板１４上に形成
する。

【００３５】次に、図８に示すように、活性層１１ａ及
び活性層１１ｂ上に残存するＳｉＯ₂層１２を除去し、
活性層１１ａ及び活性層１１ｂの側面、及び、活性層１
１ａ及び活性層１１ｂが残存していないガラス基板１４
上に金属層１５を形成する。

【００３６】したがって、上述した図４〜図８で説明し
た工程を行うことにより、図１に示すような、ガラス基
板２上にＳｉ突起部３を複数備えるプローブアレイ１を
製造することができる。

【００３７】このようなプローブアレイ１は、ＳＯＩ基
板１０を用いて製造することができるので、各Ｓｉ突起
部３の先端部分の高さの誤差がＳＯＩ基板１０の膜厚精
度により決定される。ここで、結晶成長技術により作製
されたＳＯＩ基板１０の膜厚精度は、原子レベル程度の
誤差しかないので、各Ｓｉ突起部３の先端部分の高さの
誤差も原子レベル程度と推定される。したがって、この
プローブアレイ１の製造方法によれば、従来の転写を用
いた製造技術と比較しても、高精度で高さの制御をする
ことができ、先端位置が均一に制御されたＳｉ突起部３
を製造することができる。

【００３８】また、このプローブアレイ１は、ＳＯＩ基
板１０とガラス基板１４とを陽極接合して製造されるの
で、ＳＯＩ基板１０のみを用いて製造された場合と比較
して強度が向上されている。

【００３９】更に、例えばガラス基板１４に代えてＳｉ
からなる基板を用いたときには、充分な機械的強度を得
るために数百μｍの厚みは必要なので、Ｓｉが可視光に
対して伝搬損失があるため、Ｓｉ突起部３に光を入射す
ることが不可能となる。これに対し、プローブアレイ１
では、Ｓｉ突起部３がガラス基板１４上に形成されてい
て、Ｓｉ突起部３の高さも５〜１０μｍである。５〜１
０μｍ厚のＳｉは７８０〜８３０ｎｍ程度の波長では数
１０％の透過率を有しているので、各Ｓｉ突起部３に入
射する光量を多くして、先端部分で発生する近接場光の
光強度を高めることができる。

【００４０】したがって、このプローブアレイ１によれ
ば、Ｓｉ突起部３がＳｉからなり、各Ｓｉ突起部３の先
端位置が均一であるので、これまで両立が困難であった
高効率性と高分解能性を兼ね備えるものであると言え
る。

【００４１】ここで、図６及び図７を用いて説明したよ
うに、エッチングを行ってＳｉ突起部３及びバンク部４
を製造するときには、図５を用いて説明したときの、Ｓ
ｉＯ₂層１２をエッチングするときのパターンを変化さ
せることで、ガラス基板１４に対する傾斜角度が複数と
なされたＳｉ突起部３を形成することができる。

【００４２】すなわち、活性層１１の側面の傾斜角を複
数とするときには、ＳｉＯ₂層１２からなるマスクの形
状を丸形状とすることが望ましい。更に、エッチングを
行うときのエッチング液をＫＯＨ溶液（３４ｗｔ％、８
０℃）や、ＮａＯＨ、ＥＰＷ、ＴＭＡＨとして作製す
る。

【００４３】更に具体的には、ＳｉＯ₂層１２を１０μ
ｍ角の正方形状のパターンとし、エッチャントとしてＫ
ＯＨ（３４ｗｔ％、８０℃）を用いたとき、開始から６
０ｓｅｃ、１５０ｓｅｃ、４０５ｓｅｃ、４８３ｓｅｃ
の時間エッチングをしたときの活性層１１の変化がそれ
ぞれ図９（ａ）、図９（ｂ）、図９（ｃ）、図９（ｄ）
に示すようになり、活性層１１ａをガラス基板１４上に
形成する。これにより、図９（ｄ）に示すように、活性
層１１ａの側面を、傾斜角が異なる傾斜面１１ｃ、１１
ｄとすることができる。

【００４４】つぎに、上述したように製造されたプロー
ブアレイ１での光効率について説明する。プローブアレ
イ１の光効率を測定するときの測定装置を図１０（ａ）
に示す。この測定装置は、レーザダイオード２１から波
長が８３０ｎｍのレーザ光を出射し、コア２２、クラッ
ド２３、金属被膜層２４からなり先端が先鋭化された光
ファイバプローブの先鋭部２５（開口径＝１００ｎｍ）
に近接場光を発生させる。そして、プローブアレイ１で
は、光ファイバプローブの先鋭部２５に発生した近接場
光を検出し、Ｓｉ突起部３、ガラス基板２を通過した光
をフォトディテクタ２６で検出するように構成されてい
る。ここで、光ファイバープローブの先鋭部２５の開口
径は１００ｎｍである。このような測定装置では、光フ
ァイバプローブからレーザ光を入射したときに、Ｓｉ突
起部３の先端部分で発生する近接場光の光強度を測定す
ることができ、これにより、近接場領域におけるプロー
ブアレイのスループットを求めることができる。また、
プローブアレイ１のスループットと分解能を評価するた
めに、ファイバプローブとして高スループット（１０
％）・高分解能（１５０ｎｍ）の特性を持つ内部集光プ
ローブ（開口径Ｄ＝９２０ｎｍ）も併せて測定した（図
１０（ｂ））。

【００４５】このような測定装置を用いて、フォトディ
テクタ２７で検出した光の強度［ａ．ｕ．］と光の検出
位置［μｍ］との関係を図１１に示す。この図１１にお
いて、特性Ａ（実線）は上述した工程で作成したプロー
ブアレイ１についての測定結果であり、特性Ｂ（点線）
は内部集光型プローブの測定結果である。特性Ａと特性
Ｂとを比較すると、プローブアレイ１は１０％の効率を
持ち、内部集光型プローブよりもスループットが大きく
（約１５％）、７５ｎｍの分解能を有することがわか
る。

【００４６】したがって、上述したような製造方法で製
造されたプローブアレイ１によれば、高効率で光を集光
し、Ｓｉ突起部３の先端部分に光強度の高い近接場光を
発生させることができると同時に高分解能で試料測定を
行うことができる。

【００４７】また、このプローブアレイ１によれば、例
えばや記録媒体への光照射を行って記録媒体に信号を記
録及び／又は再生を高記録密度かつ、高Ｓ／Ｎで実現す
ることができる。

【００４８】つぎに、プローブアレイ１を製造する他の
一例について説明する。

【００４９】上述したプローブアレイ１の製造方法で
は、ガラス基板１４上に作製する突起部の材料はＳｉに
限られることなく、ガラス基板１４よりも屈折率の高い
材料であればよい。Ｓｉよりも短波長側に光透過領域が
あり、かつ、屈折率の高い材料としては、ＧａＰやＴｉ
Ｏ₂（通称ルチル）等がある。ＧａＰは５３０ｎｍ〜１
６μｍに光透過域があり、当該光透過域での屈折率が
３．３５となっている。また、ＴｉＯ₂は４５０ｎｍ〜
６μｍに光透過域があり、当該光透過域での屈折率が
２．６１〜２．９０である。

【００５０】図１２にＧａＰを用いたプローブアレイの
作製方法を示す。

【００５１】先ず、図１２（ａ）に示すように、中間層
として酸化膜４２が付された単結晶Ｓｉウェハ４１に直
接接合又は常温接合により単結晶ＧａＰウェハ４３を接
合する。単結晶ＧａＰウェハ４３の厚さをエッチングや
ＣＭＰにより５〜１０μｍにした基板を用意する。

【００５２】次に、図１２（ｂ）に示すように、ガラス
基板４４と単結晶ＧａＰウェハ４３とを直接接合或いは
常温接合により接合する。

【００５３】次に、図１２（ｃ）に示すように、単結晶
Ｓｉウェハ４１を除去する。

【００５４】次に、図１２（ｄ）に示すように、ＳｉＯ
₂層からなるＳｉＯ₂パターン４２Ａを単結晶ＧａＰウェ
ハ４３上に形成する。ここで、各ＳｉＯ₂パターン４２
Ａは、後の工程でＧａＰからなる突起部を形成するため
に適切なパターン、寸法とする。

【００５５】次に、図１２（ｅ）に示すように、パター
ン４２Ａをエッチングマスクとして単結晶ＧａＰウェハ
４３をＲＩＥや液体のエッチャントにより、ＧａＰ突起
部４３Ａを形成する。ここで、ＳｉＯ₂層をエッチング
マスクとせずにフォトリソのみをエッチングマスクとし
てＧａＰ突起部４３Ａを作製しても良い。

【００５６】次に、図１２（ｆ）に示すように、ＧａＰ
突起部４３Ａ上に残ったＳｉＯ₂パターン４２Ａを希弗
酸等で除去する。

【００５７】次に、図１２（ｇ）に示すように、ＧａＰ
突起部４３Ａの側面及びＧａＰ突起部４３Ａの無いガラ
ス基板４４面に金属層４５を形成する。

【００５８】これにより、ＧａＰからなる突起部を複数
有する突起型のプローブアレイを作製することができ
る。なお、ＧａＰのみならず、ＴｉＯ₂等の他の材料を
用いた場合でもほぼ同様な工程により突起部を備えたプ
ローブアレイを作製することができる。

【００５９】ＧａＰやＴｉＯ₂からなる突起部を複数備
えたプローブアレイは、Ｓｉからなるプローブアレイよ
りも、短波長側に高い光透過域があるので、短波長域で
の光吸収が少なく、より高い光利用効率を得ることがで
きる。また、Ｓｉの場合よりも短波長の光を用いること
ができるので、より小さい光スポットを形成することが
でき、例えば記録媒体に記録するときの記録密度を向上
させることができる。

【００６０】つぎに、ＳＯＩ基板以外のＳｉウェハを用
いてプローブアレイを製造するときの一例について図１
３を参照して説明する。

【００６１】先ず、図１３（ａ）に示すように、数百μ
ｍの厚さを有するｐ型Ｓｉ層５１に、５〜１０μｍの厚
さを有するｎ型Ｓｉ層５２が形成されている基板を用意
する。ここで、ｎ型Ｓｉ層５２は、ｐ型Ｓｉ層５１上に
エピタキシャル成長させて形成しても良く、固層拡散、
イオン注入等によりｐ型Ｓｉ層５１表面にｎ型の不純物
を拡散して形成しても良い。また、ｐ型Ｓｉ層５１とｎ
型Ｓｉ層５２とを張り合わせることにより作製しても良
い。

【００６２】次に、図１３（ｂ）に示すように、ガラス
基板５３を用意し、ガラス基板５３と、ｐ型Ｓｉ層５１
及びｎ型Ｓｉ層５２からなる基板のｎ型Ｓｉ層５２の表
面とが接するように陽極接合する。ここで、ガラス基板
５３のｎ型Ｓｉ層５２と接しない面及びｐ型Ｓｉ層５１
のｎ型Ｓｉ層５２と接しない面に電極５４を形成し、各
電極５４間に電位差Ｖｂを与える電源５５を設けて陽極
接合する。このとき、陽極接合とは異なる直接接合や常
温接合を用いてガラス基板５３とｎ型Ｓｉ層５２とを接
合しても良い。

【００６３】次に、図１３（ｃ）に示すように、ｐ型Ｓ
ｉ層５１を機械的研磨或いは化学機械研磨（ＣＭＰ）に
より除去した後、ヒドラジン（Ｎ₂Ｈ₄・Ｈ₂Ｏ）、ＫＯ
Ｈ水溶液、ＮａＯＨ水溶液、ＣａＯＨ水溶液、ＥＤＰ
（Ethylenediamine Pyrocatechol(water)）、ＴＭＡＨ
（Tetramethyl Ammoniumhydroxide、（ＣＨ₃）₄ＮＯ
Ｈ）、等のアルカリエッテャントによるエッチングを行
う。但し、このとき、ｎ型Ｓｉ層５２とエッチャントの
中におかれた参照電極５６の間に電圧を電圧Ｖｅｃｅを
印加する電源５７を設けてエッチングを行う。

【００６４】このようなエッチング方法（電気化学エッ
チング）を実現するためのエッチング装置の概略を図１
４に示す。このエッチング装置では、上記参照電極５６
に相当するＰｔ電極６１、上記電源５７に相当する電源
６２、電流計６３、上記ｎ型Ｓｉ層５２とガラス基板５
３からなる基板に相当するエッチング材料６４が直列に
接続されて、Ｐｔ電極６１及びエッチング材料６４がエ
ッチャント６５中に配置された構造となっている。この
エッチング装置では、エッチャント６５がスターラ６６
により攪拌され、ヒータ６７により９０℃に保たれてい
る。

【００６５】このようなエッチング装置を用いることに
より、例えばアルカリエッチャントはｐ型Ｓｉ層５１及
びｎ型Ｓｉ層５２以外にＳｉＯ₂（ガラス基板５３の主
成分）もエッチングするが、ガラス基板５３は非常に厚
いので、全てエッチングされることはない。また、ｎ型
Ｓｉ層５２とガラス基板５３とは非常に強固に接合され
ているので、両者間にエッチャントが侵入することはな
く、ｎ型Ｓｉ層５２がエッチングされることはない。し
たがって、ｐ型Ｓｉ層５１及びｎ型Ｓｉ層５２のみがエ
ッチングされる。電気化学エッチングでは、ｎ型Ｓｉ層
５２が露出すると、それ以上ほとんどエッチングが進ま
なくなるので、ｐ型Ｓｉ層５１がエッチングされきった
ところでエッチングを止めることができる。

【００６６】次に、図１３（ｄ）に示すように、ｎ型Ｓ
ｉ層５２の表面に、プラズマＣＶＤ法或いは熱ＣＶＤ法
等によりＳｉＯ₂或いはＳｉ₃Ｎ₄等のアルカリエッチャ
ントにエッチングされ難いパターン形成層５８を形成す
る。

【００６７】次に、図１３（ｅ）に示すように、パター
ン形成層５８を所定の形状とすることで、ｎ型Ｓｉ層５
２上にパターン形成層５８からなるパターン５８Ａを形
成する。ここで、パターン形成層５８は、各Ｓｉ突起部
を形成するために適切なパターン、寸法とする。

【００６８】次に、図１３（ｆ）に示すように、ヒドラ
ジン、ＫＯＨ水溶液、ＮａＯＨ水溶液、ＣａＯＨ水溶
液、ＥＤＰ、ＴＭＡＨ等のアルカリエッチャントを用い
て、Ｓｉ突起部５２Ａを形成する。ここで、パターン５
８Ａをエッチングマスクとせずに、フォトリソのみをエ
ッチングマスクとしてＲＩＥでＳｉ突起部５２Ａを作製
しても良い。

【００６９】次に、図１３（ｇ）に示すように、Ｓｉ突
起部５２Ａ上に残存したパターン５８Ａを希弗酸等で除
去する。

【００７０】次に、図１３（ｈ）に示すように、Ｓｉ突
起部５２Ａの側面及びＳｉ突起部５２Ａが形成されてい
ないガラス基板５３上に金属層５９を形成する。

【００７１】これにより、ＳＯＩ基板を用いることな
く、突起部がＳｉからなる突起型のプローブアレイを作
製することができる。

【００７２】つぎに、プローブアレイを製造するときの
更に他の一例について図１５を参照して説明する。

【００７３】先ず、図１５（ａ）に示すように、数百μ
ｍの厚さを有する高濃度ｐ型又はｎ型Ｓｉ材料からなる
高濃度Ｓｉ層７１に、５〜１０μｍの厚さを有する低濃
度ｐ型又はｎ型Ｓｉ材料からなる低濃度Ｓｉ層７２が形
成されている基板を用意する。ここで、低濃度Ｓｉ層７
２は、高濃度Ｓｉ層７１上にエピタキシャル成長させて
形成しても良く、固層拡散、イオン注入等により高濃度
Ｓｉ層７１表面にこれと反対の型の不純物を拡散させ
て、補償効果により実効的に不純物濃度を低濃度にして
も良い。また、高濃度Ｓｉ層７１と低濃度Ｓｉ層７２と
を張り合わせることにより作製しても良い。

【００７４】ここで、高濃度Ｓｉ層７１と低濃度Ｓｉ層
７２とは、不純物濃度が高い、低いが重要であり、ｐ
型、ｎ型の組み合わせは任意である。但し、低濃度Ｓｉ
層７２側と高濃度Ｓｉ層７１側とが異なる伝導型を有す
る場合は、低濃度Ｓｉ層７２側がｎ型Ｓｉ材料であるこ
とが望ましい。これは、陽極接合の電圧印加時にｐｎ接
合が順バイアスされた方が接合されやすいからである。
高濃度のＳｉ基板の不純物濃度は約１０¹⁷／ｃｍ³より
多くする。逆に低濃度のときのＳｉ基板の不純物濃度は
約１０¹⁷／ｃｍ³以下とする。

【００７５】次に、図１５（ｂ）に示すように、ガラス
基板７３を用意し、ガラス基板７３と、低濃度Ｓｉ層７
２の表面とが接するように陽極接合する。ここで、ガラ
ス基板７３の低濃度Ｓｉ層７２と接しない面及び高濃度
Ｓｉ層７１の低濃度Ｓｉ層７２と接しない面に電極７４
を形成し、各電極７４間に電位差Ｖｂを与える電源７５
を設けて陽極接合する。このとき、陽極接合とは異なる
直接接合や常温接合を用いてガラス基板７３と低濃度Ｓ
ｉ層７２とを接合しても良い。

【００７６】次に、図１５（ｃ）に示すように、高濃度
Ｓｉ層７１を機械的研磨或いは化学機械研磨（ＣＭＰ）
により概ね除去した後、弗酸硝酸のエッテャントに漬け
る。エッチャントの組成は、ＨＦ：ＨＮＯ₃：ＣＨ₃ＣＯ
ＯＨ＝１：３：８（体積比）とする。このエッチャント
は不純物が約１０¹⁷／ｃｍ³より少なくなると、それよ
り多い場合よりもエッチング速度が１／１５０となる。
このエッチャントは、Ｓｉ以外にＳｉＯ₂（ガラスの主
成分）もエッチングするが、ガラス基板７３は非常に厚
いので、全てエッチングされることはない。また、低濃
度Ｓｉ層７２とガラス基板５３とは非常に強固に接合さ
れているので、両者間にエッチャントが侵入することは
なく、低濃度Ｓｉ層７２がエッチングされることはな
い。したがって、高濃度Ｓｉ層７１及び低濃度Ｓｉ層７
２のみがエッチングされる。電気化学エッチングでは、
高濃度Ｓｉ層７１が先にエッチングされ低濃度Ｓｉ層７
２が露出すると、それ以上ほとんどエッチングが進まな
くなるので、高濃度Ｓｉ層７１がエッチングされきった
ところでエッチングを止めることができる。

【００７７】次に、図１５（ｄ）に示すように、低濃度
Ｓｉ層７２の表面に、プラズマＣＶＤ法或いは熱ＣＶＤ
法等によりＳｉＯ₂或いはＳｉ₃Ｎ₄等のアルカリエッチ
ャントにエッチングされ難いパターン形成層８を形成す
る。

【００７８】次に、図１５（ｅ）に示すように、パター
ン形成層７８を所定の形状とすることで、低濃度Ｓｉ層
７２上にパターン形成層７８からなるパターン７８Ａを
形成する。ここで、パターン形成層７８は、各Ｓｉ突起
部を形成するために適切なパターン、寸法とする。

【００７９】次に、図１５（ｆ）に示すように、ヒドラ
ジン、ＫＯＨ水溶液、ＮａＯＨ水溶液、ＣａＯＨ水溶
液、ＥＤＰ、ＴＭＡＨ等のアルカリエッチャントを用い
て、Ｓｉ突起部７２Ａを形成する。ここで、パターン７
８Ａをエッチングマスクとせずに、フォトリソのみをエ
ッチングマスクとしてＲＩＥでＳｉ突起部７２Ａを作製
しても良い。

【００８０】次に、図１５（ｇ）に示すように、Ｓｉ突
起部７２Ａ上に残存したパターン７８Ａを希弗酸やドラ
イエッチング等で除去する。

【００８１】次に、図１５（ｈ）に示すように、Ｓｉ突
起部７２Ａの側面及びＳｉ突起部７２Ａが形成されてい
ないガラス基板７３上に金属層７９を形成する。

【００８２】これにより、ＳＯＩ基板を用いることな
く、突起部がＳｉからなる突起型のプローブアレイを作
製することができる。

【００８３】つぎに、プローブアレイを製造するときの
更に他の一例について図１６を参照して説明する。

【００８４】先ず、図１６（ａ）に示すように、数百μ
ｍの厚さを有するｎ型Ｓｉ材料からなるｎ型Ｓｉ層８１
に、５〜１０μｍの厚さを有しｎ型Ｓｉ層８１より不純
物濃度が高い高濃度ｐ型Ｓｉ材料からなる高濃度ｐ型Ｓ
ｉ層８２が形成されている基板を用意する。ここで、高
濃度ｐ型Ｓｉ層８２の濃度はｎ型Ｓｉ層８１のエッチン
グにＫＯＨを用いる場合は約１０²⁰／ｃｍ³より多くす
る。また、ＥＤＰを用いる場合には約１０¹⁹／ｃｍ³よ
り多くする。高濃度ｐ型Ｓｉ層８２は、ｎ型Ｓｉ層８１
上にエピタキシャル成長させて形成しても良く、固層拡
散、イオン注入等により高濃度Ｓｉ層７１表面にこれと
ｐ型の不純物を拡散させて形成しても良い。また、ｎ型
Ｓｉ層８１と高濃度ｐ型Ｓｉ層８２とを張り合わせるこ
とにより作製しても良い。

【００８５】次に、図１６（ｂ）に示すように、ガラス
基板８３を用意し、ガラス基板８３と、高濃度ｐ型Ｓｉ
層８２の表面とが接するように陽極接合する。ここで、
ガラス基板８３の高濃度ｐ型Ｓｉ層８２と接しない面に
電極８４ａを形成するとともに、高濃度ｐ型Ｓｉ層８２
に電圧が印加されるようにｎ型Ｓｉ層８１の一部を除去
して電極８４ｂを形成し、各電極８４ａ、８４ｂ間に電
位差Ｖｂを与える電源８５を設けて陽極接合する。この
とき、陽極接合とは異なる直接接合や常温接合を用いて
ガラス基板８３と高濃度ｐ型Ｓｉ層８２とを接合しても
良い。

【００８６】次に、電極８４ａ、８４ｂを除去した後、
図１６（ｃ）に示すように、ｎ型Ｓｉ層８１を機械的研
磨或いは化学機械研磨（ＣＭＰ）により概ね除去した
後、弗酸硝酸のエッテャント中に入れる。エッチャント
としては、ヒドラジン、ＫＯＨ水溶液、ＮａＯＨ水溶
液、ＣａＯＨ水溶液、ＥＤＰ、ＴＭＡＨなどのアルカリ
エッチャントを用いる。このエッチャントは、Ｓｉ以外
にＳｉＯ₂（ガラスの主成分）もエッチングするが、ガ
ラス基板７３は非常に厚いので、全てエッチングされる
ことはない。また、高濃度ｐ型Ｓｉ層８２とガラス基板
８３とは非常に強固に接合されているので、両者間にエ
ッチャントが侵入することはなく、高濃度ｐ型Ｓｉ層８
２がエッチングされることはない。したがって、ｎ型Ｓ
ｉ層８１のみがエッチングされる。高濃度ｐ型Ｓｉ層８
２が露出すると、それ以上ほとんどエッチングが進まな
くなるので、ｎ型Ｓｉ層８１がエッチングされきったと
ころでエッチングを止めることができる。

【００８７】次に、図１６（ｄ）に示すように、高濃度
ｐ型Ｓｉ層８２の表面に、プラズマＣＶＤ法或いは熱Ｃ
ＶＤ法等によりＳｉＯ₂或いはＳｉ₃Ｎ₄等のアルカリエ
ッチャントにエッチングされ難いパターン形成層８８を
形成する。

【００８８】次に、図１６（ｅ）に示すように、パター
ン形成層８８を所定の形状とすることで、高濃度ｐ型Ｓ
ｉ層８２上にパターン形成層８８からなるパターン８８
Ａを形成する。ここで、パターン形成層８８は、各Ｓｉ
突起部を形成するために適切なパターン、寸法とする。

【００８９】次に、図１６（ｆ）に示すように、ＲＩＥ
でＳｉ突起部８２Ａを形成する。ここで、パターン８８
Ａをエッチングマスクとせずに、フォトリソのみをエッ
チングマスクとしてＲＩＥでＳｉ突起部８２Ａを作製し
ても良い。

【００９０】次に、図１６（ｇ）に示すように、Ｓｉ突
起部８２Ａ上に残存したパターン８８Ａを希弗酸やドラ
イエッチング等で除去する。

【００９１】次に、図１６（ｈ）に示すように、Ｓｉ突
起部８２Ａの側面及びＳｉ突起部８２Ａが形成されてい
ないガラス基板８３上に金属層８９を形成する。

【００９２】これにより、ＳＯＩ基板を用いることな
く、突起部がＳｉからなる突起型のプローブアレイを作
製することができる。

【００９３】上述した実施の形態では、本発明を特に近
接場光を発生させるプローブアレイ１について説明した
が、本発明は、伝搬光（近接場光でない光）を出射する
プローブアレイにも適用することができる。このプロー
ブアレイは、先端の開口の大きさを記録媒体にエネルギ
ーを供給する手段によって変化させる。このプローブア
レイでは、例えば本願出願人が先に特開平１１−２７１
３３９号公報で提案したようなファイバープローブのよ
うに主として通常の光（伝搬光）の形態でエネルギーを
供給する場合には、先端の開口の大きさを、出射する光
の波長程度又はそれ以上とする。また、プローブアレイ
では、エバネッセント光（近接場光）の形態でエネルギ
ーを供給する場合には、先端の開口の大きさを、出射す
る光の波長より小さく形成させておく。これにより、内
部集光型プローブであっても、本発明を適用することが
できる。

【００９４】本発明は上述した近接場光、伝搬光を発生
させるもののどちらの形態であっても適用可能である。
また、近接場光と伝搬光の両方の光が同時に突起部の先
端から発するものであっても良い。

【００９５】また、上述の実施の形態でプローブアレイ
１を作成するときには、結晶成長により作成されたＳＯ
Ｉ基板１０を用いる一例について説明したが、直接接合
等による単結晶シリコンウェハのはりあわせの後に活性
層１１側のシリコンを研磨して所望の厚みに仕上げる張
り合わせ法や、酸素イオンのイオン注入により酸化膜を
基板表面下に形成するＳＩＭＯＸ法等を用いて作成した
ものでも良い。これらの場合でも原子レベルの活性層１
１膜厚の均一性は得られている。

【００９６】更に、透光性を有するガラス基板１４とし
て、コーニング社の＃７７４０や岩城硝子のＳＷ−３を
挙げたが他の基板を用いても良い。具体的には、上述の
常温の直接接合を用いる場合は、石英基板や、透光性の
樹脂を用いることもできる。特に石英を用いた場合は、
高温の直接接合により透光性の基板とＳｉ層を接合する
ことができる。この方法は、基板の表面を充分に洗浄し
て、表面のゴミや汚れを除去して乾燥させ、正常な雰囲
気中で面同士を接触させる。この後、９００℃以上の熱
処理を窒素中で行うことにより、基板が接合される。

【００９７】更に、上述の実施の形態では、ＳＯＩ基板
１０の活性層１１とガラス基板１４とを接合する方法と
して、陽極接合による一例を説明したが、他の接合方法
であっても良い。すなわち、活性層１１とガラス基板１
４とを接合する手法として、常温の直接接合（常温接
合）を用いても良い。上記常温接合は、鏡面研磨したシ
リコンウェハやガラス基板、金属基板をいわゆるＲＣＡ
洗浄した後、１０^-9Ｔｏｒｒ雰囲気中の真空チャンバ内
でＡｒのＦＡＢ（Fast Atomic Beam）を２枚の基板にそ
れぞれに３００ｓｅｃ程度、同時に照射した後、１０Ｍ
Ｐａの圧力で圧着する。これにより、大気中に戻した後
の接合強度は、１２ＭＰａ以上となる。活性層１１と石
英基板であるガラス基板１４とを上記常温接合すること
により本発明を適用したプローブアレイを作製すること
もできる。また、上記の接合の例においては、活性層１
１と透光性を有するガラス基板１４との接合以外にも、
上述したＧａＰやＴｉＯ₂層、ｎ型Ｓｉ層５２、低濃度
Ｓｉ層７２、高濃度ｐ型Ｓｉ層８２と透光性基板の接合
により本発明を適用したプローブアレイを作製すること
ができる。上記ＲＣＡ洗浄とは、ＲＣＡ社が提案した過
酸化水素水をベースとした洗浄方法である。

【００９８】更にまた、低融点硝子（フリットガラス）
を用いた硝子接合によりＳｉ層と透光性のガラス基板１
４とを接合することもできる。

【００９９】更にまた、接着剤により開口を作成した層
と透光性のガラス基板１４の接合を行うこともできる。
この場合、ガラス基板を用い、ガラスと屈折率が等しく
なるように作成された光学用接着剤（例えば駿河精機製
Ｖ４０−Ｊ９１）を用いることができる。

【０１００】更にまた、上述の実施の形態では、Ｓｉ突
起部３を作成するためにＫＯＨ等の異方性エッチングを
用いたが、リアクティブイオンエッチング（ＲＩＥ）等
のドライエッチングを用いても良い。

【０１０１】更にまた、上述した実施の形態では、突起
部となる高屈折率材料をガラス基板上に接合により形成
していたが、蒸着法、スパッタ法、プラズマＣＶＤ（ch
emical vapor deposition）法、熱ＣＶＤ法、光ＣＶＤ
法等の薄膜形成技術により光屈折率材料からなる薄膜を
形成しても良い。

【０１０２】更にまた、本発明を適用した実施の形態で
は、ガラス基板２上に複数のＳｉ突起部３が搭載される
プローブアレイを示したが、ガラス基板２上に一つのＳ
ｉ突起部３が搭載された場合でも、本発明の効果を発揮
することができ、本発明に含まれる。

【０１０３】更にまた、本発明を適用した実施の形態で
は、Ｓｉ突起部３の形状が四角錐形状である場合につい
てのみ述べたが、これに限られず、円錐形状や円錐台形
状であっても良い。

【０１０４】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明に係
るプローブアレイは、基板よりも屈折率が高い材料から
なり先端位置が揃った錐状の複数の突起部を備えるの
で、基板からの光を入射して、各突起部の先鋭部分で高
い光強度で高分解能でかつ高効率の光を発生させること
ができる。

【０１０５】また、本発明に係るプローブアレイの製造
方法によれば、第１の基板よりも屈折率が高い高屈折率
層、中間層、支持層からなる第２の基板を用い、第１の
基板と高屈折率層とを接触させて接合し、支持層を除去
し、支持層を除去して露呈した中間層の表面をパターニ
ングし、パターニングして露呈した高屈折率層をエッチ
ングして第１の基板上に錐状の突起部を複数形成するこ
とができるので、各突起部の高さが中間層の高さで一定
に制御されたプローブアレイを製造することができる。

【０１０６】本発明に係るプローブアレイの製造方法に
よれば、支持層、中間層、ＧａＰ層からなる第２の基板
と、第１の基板とＧａＰ層とを接触させて接合し、支持
層を除去し、支持層を除去して露呈した中間層の表面を
パターニングし、パターニングして露呈したＧａＰ層を
エッチングして第１の基板上に錐状の突起部を複数形成
することができるので、各突起部の高さが中間層の高さ
で一定に制御されたプローブアレイを製造することがで
きる。

【０１０７】本発明に係るプローブアレイの製造方法
は、第１の基板よりも屈折率が高い低濃度層、高濃度層
からなる第２の基板を用い、第１の基板と低濃度層とを
接触させて接合し、高濃度層を除去し、高濃度層を除去
して露呈した低濃度層の表面にパターニング用材料をパ
ターニングし、パターニングして露呈した低濃度層をエ
ッチングして第１の基板上に錐状の突起部を複数形成す
るので、各突起部の高さがパターニング用材料の高さで
一定に制御されたプローブアレイを製造することができ
る。

【０１０８】本発明に係るプローブアレイの製造方法
は、第１の基板よりも屈折率が高いｎ型Ｓｉ層及びｐ型
Ｓｉ層からなる第２の基板を用い、第１の基板とｎ型Ｓ
ｉ層又はｐ型Ｓｉ層とを接触させて接合し、ｐ型Ｓｉ層
又はｎ型Ｓｉ層を除去し、ｐ型Ｓｉ層又はｎ型Ｓｉ層を
除去して露呈したｎ型Ｓｉ層又はｐ型Ｓｉ層の表面にパ
ターニング用材料を形成して当該パターニング用材料を
パターニングし、パターニングして露呈したｎ型Ｓｉ層
又はｐ型Ｓｉ層をエッチングして第１の基板上に錐状の
突起部を複数形成するので、各突起部の高さがパターニ
ング用材料の高さで一定に制御されたプローブアレイを
製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は本発明を適用したプローブアレイの平
面図を示し、（ｂ）は本発明を適用したプローブアレイ
の断面図を示す。

【図２】本発明を適用したプローブアレイに備えられる
Ｓｉ突起部を示す断面図である。

【図３】本発明を適用したプローブアレイを製造すると
きに用意するＳＯＩ基板の断面図である。

【図４】本発明を適用したプローブアレイを製造すると
きに、ＳＯＩ基板とガラス基板とを陽極接続することを
説明するための断面図である。

【図５】本発明を適用したプローブアレイを製造すると
きに、ＳｉＯ₂層に対してパターニングを行うことを説
明するための断面図である。

【図６】本発明を適用したプローブアレイを製造すると
きに、ＳＯＩウエハに対してエッチングを行ってＳｉ突
起部及びバンク部を作製することを説明するための断面
図である。

【図７】本発明を適用したプローブアレイを製造すると
きに、ＳＯＩウエハに対してエッチングを行ってＳｉ突
起部が形成されるときの作成過程を示す側面図であり、
（ａ）はエッチング開始から１８０ｓｅｃ経過後の活性
層の形状、（ｂ）はエッチング開始から３６０ｓｅｃ経
過後の活性層の形状、（ｃ）はエッチング開始から５４
０ｓｅｃ経過後の活性層の形状、（ｄ）はエッチング開
始から７５０ｓｅｃ経過後の活性層の形状を示す。

【図８】本発明を適用したプローブアレイを製造すると
きに、ＳＯＩウエハ及びガラス基板上に金属層を形成す
ることを説明するための断面図である。

【図９】本発明を適用したプローブアレイを製造すると
きに、ＳＯＩウエハに対してエッチングを行って複数の
傾斜を有するＳｉ突起部を形成するときの側面図であ
り、（ａ）はエッチング開始から６０ｓｅｃ経過後の活
性層の形状、（ｂ）はエッチング開始から１５０ｓｅｃ
経過後の活性層の形状、（ｃ）はエッチング開始から４
０５ｓｅｃ経過後の活性層の形状、（ｄ）はエッチング
開始から４８３ｓｅｃ経過後の活性層の形状を示す。

【図１０】（ａ）は本発明を適用したプローブアレイの
光効率を測定するための測定装置を示す図であり、
（ｂ）は光ファイバプローブの光効率を測定するための
測定装置を示す図である。

【図１１】光ファイバプローブで発生させる近接場光の
検出位置と光強度との関係を実線Ａで示し、本発明を適
用したプローブアレイで検出した光の検出位置と光強度
との関係を点線Ｂ示す図である。

【図１２】ＧａＰを用いたプローブアレイの作製方法を
示す図であり、（ａ）は単結晶Ｓｉウェハに単結晶Ｇａ
Ｐウェハを接合することを示す図であり、（ｂ）はガラ
ス基板と単結晶ＧａＰウェハとを接合することを示す図
であり、（ｃ）は単結晶Ｓｉウェハを除去することを示
す図であり、（ｄ）はＳｉＯ₂パターンを単結晶ＧａＰ
ウェハ上に形成することを示す図であり、（ｅ）はＧａ
Ｐ突起部を形成することを示す図であり、（ｆ）はＳｉ
Ｏ₂パターンを除去することを示す図であり、（ｇ）は
金属層を形成することを示す図である。

【図１３】ＳＯＩ基板以外のＳｉウェハを用いたプロー
ブアレイの製造方法を示す図であり、（ａ）はｐ型Ｓｉ
層にｎ型Ｓｉ層が形成されている基板を示す図であり、
（ｂ）はガラス基板とｎ型Ｓｉ層の表面とが接するよう
に陽極接合することを示す図であり、（ｃ）はｐ型Ｓｉ
層を除去した後にエッチングを行うことを示す図であ
り、（ｄ）はｎ型Ｓｉ層の表面にパターン形成層を形成
することを示す図であり、（ｅ）はｎ型Ｓｉ層上にパタ
ーンを形成することを示す図であり、（ｆ）はエッチン
グしてＳｉ突起部することを示す図であり、（ｇ）はＳ
ｉ突起部上に残存したパターンを除去することを示す図
であり、（ｈ）はガラス基板上に金属層を形成すること
を示す図である。

【図１４】電気化学エッチングを実現するためのエッチ
ング装置を示す図である。

【図１５】本発明を適用したプローブアレイを製造する
ときの更に他の一例について説明するための図であり、
（ａ）は高濃度Ｓｉ層に低濃度Ｓｉ層が形成されている
基板を示す図であり、（ｂ）はガラス基板と低濃度Ｓｉ
層の表面とが接するように陽極接合することを示す図で
あり、（ｃ）は高濃度Ｓｉ層を除去した後エッチングを
施すことを示す図であり、（ｄ）は低濃度Ｓｉ層の表面
にパターン形成層を形成することを示す図であり、
（ｅ）は低濃度Ｓｉ層上にパターンを形成することを示
す図であり、（ｆ）はエッチングをしてＳｉ突起部を形
成することを示す図であり、（ｇ）はパターンを除去す
ることを示す図であり、（ｈ）は金属層を形成すること
を示す図である。

【図１６】本発明を適用したプローブアレイを製造する
ときの更に他の一例について説明するための図であり、
（ａ）はｎ型Ｓｉ層に高濃度ｐ型Ｓｉ層が形成されてい
る基板を示す図であり、（ｂ）はガラス基板と高濃度ｐ
型Ｓｉ層の表面とが接するように陽極接合することを示
す図であり、（ｃ）はｎ型Ｓｉ層を除去した後、エッチ
ングをすることを示す図であり、（ｄ）は高濃度ｐ型Ｓ
ｉ層の表面にパターン形成層を形成することを示す図で
あり、（ｅ）は高濃度ｐ型Ｓｉ層上にパターンを形成す
ることを示す図であり、（ｆ）はＳｉ突起部を形成する
ことを示す図であり、（ｇ）はパターンを除去すること
を示す図であり、（ｈ）は金属層を形成することを示す
図である。

【図１７】従来のプローブアレイを製造するときに用い
る凹部アレイの断面図である。

【符号の説明】

１ プローブアレイ、２ ガラス基板、３ Ｓｉ突起
部、１０ ＳＯＩ基板、１１ ＳＯＩウエハ、１２ Ｓ
ｉＯ₂層、１３ Ｓｉ支持基板、１４ ガラス基板

フロントページの続き (72)発明者 大津 元一 東京都品川区豊町６−21−５ (72)発明者 高橋 淳一 東京都大田区中馬込１丁目３番６号 株式 会社リコー内 Ｆターム(参考） 2F065 AA00 BB05 CC21 GG06 GG13 GG22 HH13 HH15 JJ01 JJ05 JJ09 JJ22 LL01 LL02 PP24

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光透過性を有する基板と、 上記基板上に形成され、上記基板よりも屈折率が高い材
   料からなり、先端位置が揃った錐状の複数の突起部とを
   備え、 上記各突起部は、上記基板からの光を入射して、先端部
   分で近接場光、或いは伝搬光、或いは近接場光及び伝搬
   光の両方を発生させることを特徴とするプローブアレ
   イ。
2. 【請求項２】 上記各突起部は、上記基板よりも屈折率
   が高いＳｉからなることを特徴とする請求項１記載のプ
   ローブアレイ。
3. 【請求項３】 光透過性を有する第１の基板と、上記第
   １の基板よりも屈折率が高い高屈折率層、上記高屈折率
   層上に積層された中間層、上記中間層上に積層された支
   持層からなる第２の基板と、を上記第１の基板と上記高
   屈折率層とを接触させて接合し、 上記第２の基板に含まれる支持層を除去し、 上記支持層を除去して露呈した上記中間層の表面をパタ
   ーニングし、 パターニングして露呈した上記高屈折率層をエッチング
   して第１の基板上に錐状の突起部を複数形成し、 上記パターニングされた中間層を除去して、第１の基板
   上に高屈折率層からなる錐状の突起部を複数備えるプロ
   ーブアレイを作成することを特徴とするプローブアレイ
   の製造方法。
4. 【請求項４】 上記第２の基板は、上記中間層がＳｉＯ
   ₂であって、上記支持層がＳｉであるＳＯＩ（Silicon O
   n Insulator）基板であることを特徴とする請求項３記
   載のプローブアレイの製造方法。
5. 【請求項５】 光透過性を有する第１の基板と、支持
   層、上記支持層上に形成された中間層、上記中間層上に
   形成されＧａＰからなるＧａＰ層からなる第２の基板
   と、を上記第１の基板と上記ＧａＰ層とを接触させて接
   合し、 上記第２の基板に含まれる支持層を除去し、 上記支持層を除去して露呈した上記中間層の表面をパタ
   ーニングし、 パターニングして露呈した上記ＧａＰ層をエッチングし
   て第１の基板上に錐状の突起部を複数形成し、 上記パターニングされた中間層を除去して、第１の基板
   上にＧａＰ層からなる錐状の突起部を複数備えるプロー
   ブアレイを作成することを特徴とするプローブアレイの
   製造方法。
6. 【請求項６】 光透過性を有する第１の基板と、上記第
   １の基板よりも屈折率が高く所定量の不純物が混入した
   低濃度層、前記所定量の不純物よりも多い不純物が混入
   した高濃度層からなる第２の基板と、を上記第１の基板
   と上記低濃度層とを接触させて接合し、 上記第２の基板に含まれる高濃度層を除去し、 上記高濃度層を除去して露呈した上記低濃度層の表面に
   パターニング用材料を形成して当該パターニング用材料
   をパターニングし、 パターニングして露呈した上記低濃度層をエッチングし
   て第１の基板上に錐状の突起部を複数形成し、 上記パターニングされたパターニング用材料を除去し
   て、第１の基板上に低濃度層からなる錐状の突起部を複
   数備えるプローブアレイを作成することを特徴とするプ
   ローブアレイの製造方法。
7. 【請求項７】 光透過性を有する第１の基板と、上記第
   １の基板よりも屈折率が高いｎ型Ｓｉ層及びｐ型Ｓｉ層
   からなる第２の基板と、を上記第１の基板と上記ｎ型Ｓ
   ｉ層又はｐ型Ｓｉ層とを接触させて接合し、 上記第２の基板に含まれるｐ型Ｓｉ層又はｎ型Ｓｉ層を
   除去し、 上記ｐ型Ｓｉ層又はｎ型Ｓｉ層を除去して露呈した上記
   ｎ型Ｓｉ層又はｐ型Ｓｉ層の表面にパターニング用材料
   を形成して当該パターニング用材料をパターニングし、 パターニングして露呈した上記ｎ型Ｓｉ層又はｐ型Ｓｉ
   層をエッチングして第１の基板上に錐状の突起部を複数
   形成し、 上記パターニングされたパターニング用材料を除去し
   て、第１の基板上にｎ型Ｓｉ層又はｐ型Ｓｉ層からなる
   錐状の突起部を複数備えるプローブアレイを作成するこ
   とを特徴とするプローブアレイの製造方法。