JP2002005810A - プローブ及びその製造方法、表面観察装置、露光装置、情報処理装置 - Google Patents
プローブ及びその製造方法、表面観察装置、露光装置、情報処理装置Info
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- G—PHYSICS
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- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
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- G02B6/24—Coupling light guides
- G02B6/241—Light guide terminations
Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】集積化・小型化が容易で複数のプローブを容易
に作製できるという特長を保持しつつ、導波路と微小開
口との間の光の伝達損失、および導波路における短波長
での伝達損失を小さくすることができ、さらにバッチプ
ロセスで形成できて生産性が高く、光学的微小開口のプ
ロセス再現性の良い、光検出または照射用のプローブ及
びその製造方法、表面観察装置、露光装置、情報処理装
置を提供する。 【解決手段】光検出または照射用のプローブであって、
固定端部を支持体に支持された片持ち梁と、該片持ち梁
の自由端部に形成された中空の探針と、該探針の先端に
形成された微小開口と、該片持ち梁の内部に形成された
中空の導波路と、を少なくとも有する。
に作製できるという特長を保持しつつ、導波路と微小開
口との間の光の伝達損失、および導波路における短波長
での伝達損失を小さくすることができ、さらにバッチプ
ロセスで形成できて生産性が高く、光学的微小開口のプ
ロセス再現性の良い、光検出または照射用のプローブ及
びその製造方法、表面観察装置、露光装置、情報処理装
置を提供する。 【解決手段】光検出または照射用のプローブであって、
固定端部を支持体に支持された片持ち梁と、該片持ち梁
の自由端部に形成された中空の探針と、該探針の先端に
形成された微小開口と、該片持ち梁の内部に形成された
中空の導波路と、を少なくとも有する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、プローブ及びその
製造方法、表面観察装置、露光装置、情報処理装置に関
し、特に近視野光学顕微鏡等に用いられるエバネッセン
ト光検出または照射用のプローブ及びこれらの製造方法
に関するものである。
製造方法、表面観察装置、露光装置、情報処理装置に関
し、特に近視野光学顕微鏡等に用いられるエバネッセン
ト光検出または照射用のプローブ及びこれらの製造方法
に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】最近、導体の表面原子の電子構造を直接
観察できる走査型トンネル顕微鏡（以下、「ＳＴＭ」と
いう）が開発されて（Ｇ．Ｂｉｎｎｉｇ ｅｔ ａ
ｌ，，Ｐｈｙｓ．Ｒｅｖ．Ｌｅｔｔ，４９，５７（１９
８２））、単結晶、非晶質を問わず実空間像を高い分解
能で測定ができるようになって以来、走査型プローブ顕
微鏡（以下、「ＳＰＭ」という）が材料の微細構造評価
の分野でさかんに研究されるようになってきた。ＳＰＭ
としては、微小探針を有するプローブを評価する試料に
近接させることにより得られるトンネル電流、原子間
力、磁気力、光等を用いて表面の構造を検出する走査型
トンネル顕微鏡（ＳＴＭ）、原子間力顕微鏡（ＡＦ
Ｍ）、磁気力顕微鏡（ＭＦＭ）等がある。
観察できる走査型トンネル顕微鏡（以下、「ＳＴＭ」と
いう）が開発されて（Ｇ．Ｂｉｎｎｉｇ ｅｔ ａ
ｌ，，Ｐｈｙｓ．Ｒｅｖ．Ｌｅｔｔ，４９，５７（１９
８２））、単結晶、非晶質を問わず実空間像を高い分解
能で測定ができるようになって以来、走査型プローブ顕
微鏡（以下、「ＳＰＭ」という）が材料の微細構造評価
の分野でさかんに研究されるようになってきた。ＳＰＭ
としては、微小探針を有するプローブを評価する試料に
近接させることにより得られるトンネル電流、原子間
力、磁気力、光等を用いて表面の構造を検出する走査型
トンネル顕微鏡（ＳＴＭ）、原子間力顕微鏡（ＡＦ
Ｍ）、磁気力顕微鏡（ＭＦＭ）等がある。
【０００３】また、ＳＴＭを発展させたものとして、尖
鋭なプローブ先端の光学的微小開口からしみ出すエバネ
ッセント光を試料表面から光プローブで検出して試料表
面を調べる走査型近接場光顕微鏡（以下ＳＮＯＭと略
す）［Ｄｕｒｉｇ他，Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．５９，
３３１８（１９８６）］が開発された。さらに、試料裏
面からプリズムを介して全反射の条件で光を入射させ、
試料表面へしみ出すエバネッセント光を試料表面から光
プローブで検出して試料表面を調べるＳＮＯＭの一種で
あるフォトンＳＴＭ［Ｒｅｄｄｉｃｋ他，Ｐｈｙｓ．Ｒ
ｅｖ．Ｂ３９，７６７（１９８９）］も開発された。
鋭なプローブ先端の光学的微小開口からしみ出すエバネ
ッセント光を試料表面から光プローブで検出して試料表
面を調べる走査型近接場光顕微鏡（以下ＳＮＯＭと略
す）［Ｄｕｒｉｇ他，Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．５９，
３３１８（１９８６）］が開発された。さらに、試料裏
面からプリズムを介して全反射の条件で光を入射させ、
試料表面へしみ出すエバネッセント光を試料表面から光
プローブで検出して試料表面を調べるＳＮＯＭの一種で
あるフォトンＳＴＭ［Ｒｅｄｄｉｃｋ他，Ｐｈｙｓ．Ｒ
ｅｖ．Ｂ３９，７６７（１９８９）］も開発された。
【０００４】上記のような近接場光顕微鏡に用いる光プ
ローブには、光ファイバーの先端を先鋭化させてこれに
光学的微小開口を設けたものや、カンチレバーの自由端
部に光照射または光検出用の探針を設けてＡＦＭとして
の機能を付与したものなどがある。このうち、カンチレ
バータイプのプローブとしては、光ファイバーの先端を
加工して突起の先端に光学的微小開口を形成し、さらに
光ファイバーを曲げてカンチレバーとしての機能を持た
せる方法が開示されている（米国特許第５，６７７，９
７８号明細書）。
ローブには、光ファイバーの先端を先鋭化させてこれに
光学的微小開口を設けたものや、カンチレバーの自由端
部に光照射または光検出用の探針を設けてＡＦＭとして
の機能を付与したものなどがある。このうち、カンチレ
バータイプのプローブとしては、光ファイバーの先端を
加工して突起の先端に光学的微小開口を形成し、さらに
光ファイバーを曲げてカンチレバーとしての機能を持た
せる方法が開示されている（米国特許第５，６７７，９
７８号明細書）。
【０００５】しかし、上記の光ファイバーを用いる方法
はプローブを１本ずつ加工するため生産性が低く、ま
た、形状を揃えることが困難である。そのため、第１基
板に形成した光透過性の突起を、第２基板に形成した導
波路上に転写し、突起表面に探針層を形成し、探針層の
先端に光学的微小開口形成するプローブの作製方法が開
示されている（特開平１０−２９３１３４号公報）。こ
の方法はバッチプロセスで形成できるため生産性が高
く、光学的微小開口のプロセス再現性が良い。また、集
積化・小型化が容易で複数のプローブを容易に作製でき
る。さらに、化合物半導体基板に突起を転写することに
より、半導体レーザーとの結合も容易であるといった利
点も有している。
はプローブを１本ずつ加工するため生産性が低く、ま
た、形状を揃えることが困難である。そのため、第１基
板に形成した光透過性の突起を、第２基板に形成した導
波路上に転写し、突起表面に探針層を形成し、探針層の
先端に光学的微小開口形成するプローブの作製方法が開
示されている（特開平１０−２９３１３４号公報）。こ
の方法はバッチプロセスで形成できるため生産性が高
く、光学的微小開口のプロセス再現性が良い。また、集
積化・小型化が容易で複数のプローブを容易に作製でき
る。さらに、化合物半導体基板に突起を転写することに
より、半導体レーザーとの結合も容易であるといった利
点も有している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開平
１０−２９３１３４号公報によるプローブは、導波路材
料として酸化シリコン等を主成分とするセラミック材料
や有機導波路材料を用いており、導波路において紫外領
域のような短波長の光の吸収が大きく、伝達効率が低下
するという点にさらに改善すへき余地を有する。また、
光学的微小開口を有する突起と導波路層とを別々に作製
し、後工程で光学的に接続するため、導波路層と光学的
微小開口との間の光の接続部分の形成プロセスが複雑で
あり、また、この部分の光の伝達効率が低下するという
点にもさらに改善すべき余地を有している。
１０−２９３１３４号公報によるプローブは、導波路材
料として酸化シリコン等を主成分とするセラミック材料
や有機導波路材料を用いており、導波路において紫外領
域のような短波長の光の吸収が大きく、伝達効率が低下
するという点にさらに改善すへき余地を有する。また、
光学的微小開口を有する突起と導波路層とを別々に作製
し、後工程で光学的に接続するため、導波路層と光学的
微小開口との間の光の接続部分の形成プロセスが複雑で
あり、また、この部分の光の伝達効率が低下するという
点にもさらに改善すべき余地を有している。
【０００７】そこで、本発明は、上記した特開平１０−
２９３１３４号公報の集積化・小型化が容易で複数のプ
ローブを容易に作製できるという特長を保持しつつ、導
波路と微小開口との間の光の伝達損失、および導波路に
おける短波長での伝達損失を小さくすることができ、さ
らにバッチプロセスで形成できて生産性が高く、光学的
微小開口のプロセス再現性の良い、光検出または照射用
のプローブ及びその製造方法、表面観察装置、露光装
置、情報処理装置を提供することを目的とするものであ
る。
２９３１３４号公報の集積化・小型化が容易で複数のプ
ローブを容易に作製できるという特長を保持しつつ、導
波路と微小開口との間の光の伝達損失、および導波路に
おける短波長での伝達損失を小さくすることができ、さ
らにバッチプロセスで形成できて生産性が高く、光学的
微小開口のプロセス再現性の良い、光検出または照射用
のプローブ及びその製造方法、表面観察装置、露光装
置、情報処理装置を提供することを目的とするものであ
る。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を達
成するため、つぎの（１）〜（１９）のように構成した
光検出または照射用のプローブ及びその製造方法、表面
観察装置、露光装置、情報処理装置を提供するものであ
る。 （１）光検出または照射用のプローブであって、固定端
部を支持体に支持された片持ち梁と、該片持ち梁の自由
端部に形成された中空の探針と、該探針の先端に形成さ
れた微小開口と、該片持ち梁の内部に形成された中空の
導波路と、を少なくとも有することを特徴とするプロー
ブ。 （２）前記導波路の横断面が、三角形であることを特徴
とする上記（１）に記載のプローブ。 （３）前記導波路の横断面が、台形であることを特徴と
する上記（１）に記載のプローブ。 （４）前記導波路の横断面が、Ｕ字形であることを特徴
とする上記（１）に記載のプローブ。 （５）前記探針が、角錐型をしていることを特徴とする
上記（１）〜（４）のいずれかに記載のプローブ。 （６）前記探針の先端方向が、前記片持ち梁の長さ方向
に対して、ほぼ直交していることを特徴とする上記
（１）〜（４）のいずれかに記載のプローブ。 （７）前記片持ち梁は、その主材料がシリコンであるこ
とを特徴とする上記（１）〜（６）のいずれかに記載の
プローブ。 （８）前記導波路は、該導波路の中空の内部に該導波路
の光を前記探針に接続するミラーを有することを特徴と
する上記（１）〜（７）のいずれかに記載のプローブ。 （９）前記ミラーが、凹面鏡であることを特徴とする上
記（８）に記載のプローブ。 （１０）光検出または照射用のプローブの製造方法であ
って、基板を加工して溝部を形成する工程と、前記溝部
上に、開口を有する平板状の蓋部を設けて中空の導波路
を形成する工程と、前記蓋部の開口上に、微小開口を有
する中空の探針を作製する工程と、前記基板の一部をエ
ッチング除去し、カンチレバーを形成する工程と、を少
なくとも有することを特徴とするプローブの製造方法。 （１１）前記溝部が、基板をエッチングすることにより
形成されることを特徴とする上記（１０）に記載のプロ
ーブの製造方法。 （１２）前記溝部が、基板の結晶異方性エッチングによ
り形成されることを特徴とする上記（１１）に記載のプ
ローブの製造方法。 （１３）前記溝部または蓋部を鏡面化する表面処理工程
を有することを特徴とする上記（１０）に記載のプロー
ブの製造方法。 （１４）前記蓋部が、ＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ ｏｎ
Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）基板のＳＯＩ層より形成されるこ
とを特徴とする上記（１０）に記載のプローブの製造方
法。 （１５）前記蓋部が、前記溝部に樹脂層を充填し、該樹
脂層上に金属膜を成膜することにより形成されることを
特徴とする上記（１０）に記載のプローブの製造方法。 （１６）前記蓋部の開口上に微小開口を有する中空の探
針を作製する工程が、基板上に形成された凹部に探針材
料を成膜し、該探針材料を蓋部に作製した開口上に転写
し、該探針先端に微小開口を形成する工程であることを
特徴とする上記（１０）に記載のプローブの製造方法。 （１７）上記（１）〜（９）のいずれかに記載のプロー
ブ、または上記（１０）〜（１６）のいずれかに記載の
プローブの製造方法によって製造されたプローブを少な
くとも一つ以上備えた表面観察装置。 （１８）上記（１）〜（９）のいずれかに記載のプロー
ブ、または上記（１０）〜（１６）のいずれかに記載の
プローブの製造方法によって製造されたプローブを少な
くとも一つ以上備えた露光装置。 （１９）上記（１）〜（９）のいずれかに記載のプロー
ブ、または上記（１０）〜（１６）のいずれかに記載の
プローブの製造方法によって製造されたプローブを少な
くとも一つ以上備えた情報処理装置。
成するため、つぎの（１）〜（１９）のように構成した
光検出または照射用のプローブ及びその製造方法、表面
観察装置、露光装置、情報処理装置を提供するものであ
る。 （１）光検出または照射用のプローブであって、固定端
部を支持体に支持された片持ち梁と、該片持ち梁の自由
端部に形成された中空の探針と、該探針の先端に形成さ
れた微小開口と、該片持ち梁の内部に形成された中空の
導波路と、を少なくとも有することを特徴とするプロー
ブ。 （２）前記導波路の横断面が、三角形であることを特徴
とする上記（１）に記載のプローブ。 （３）前記導波路の横断面が、台形であることを特徴と
する上記（１）に記載のプローブ。 （４）前記導波路の横断面が、Ｕ字形であることを特徴
とする上記（１）に記載のプローブ。 （５）前記探針が、角錐型をしていることを特徴とする
上記（１）〜（４）のいずれかに記載のプローブ。 （６）前記探針の先端方向が、前記片持ち梁の長さ方向
に対して、ほぼ直交していることを特徴とする上記
（１）〜（４）のいずれかに記載のプローブ。 （７）前記片持ち梁は、その主材料がシリコンであるこ
とを特徴とする上記（１）〜（６）のいずれかに記載の
プローブ。 （８）前記導波路は、該導波路の中空の内部に該導波路
の光を前記探針に接続するミラーを有することを特徴と
する上記（１）〜（７）のいずれかに記載のプローブ。 （９）前記ミラーが、凹面鏡であることを特徴とする上
記（８）に記載のプローブ。 （１０）光検出または照射用のプローブの製造方法であ
って、基板を加工して溝部を形成する工程と、前記溝部
上に、開口を有する平板状の蓋部を設けて中空の導波路
を形成する工程と、前記蓋部の開口上に、微小開口を有
する中空の探針を作製する工程と、前記基板の一部をエ
ッチング除去し、カンチレバーを形成する工程と、を少
なくとも有することを特徴とするプローブの製造方法。 （１１）前記溝部が、基板をエッチングすることにより
形成されることを特徴とする上記（１０）に記載のプロ
ーブの製造方法。 （１２）前記溝部が、基板の結晶異方性エッチングによ
り形成されることを特徴とする上記（１１）に記載のプ
ローブの製造方法。 （１３）前記溝部または蓋部を鏡面化する表面処理工程
を有することを特徴とする上記（１０）に記載のプロー
ブの製造方法。 （１４）前記蓋部が、ＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ ｏｎ
Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）基板のＳＯＩ層より形成されるこ
とを特徴とする上記（１０）に記載のプローブの製造方
法。 （１５）前記蓋部が、前記溝部に樹脂層を充填し、該樹
脂層上に金属膜を成膜することにより形成されることを
特徴とする上記（１０）に記載のプローブの製造方法。 （１６）前記蓋部の開口上に微小開口を有する中空の探
針を作製する工程が、基板上に形成された凹部に探針材
料を成膜し、該探針材料を蓋部に作製した開口上に転写
し、該探針先端に微小開口を形成する工程であることを
特徴とする上記（１０）に記載のプローブの製造方法。 （１７）上記（１）〜（９）のいずれかに記載のプロー
ブ、または上記（１０）〜（１６）のいずれかに記載の
プローブの製造方法によって製造されたプローブを少な
くとも一つ以上備えた表面観察装置。 （１８）上記（１）〜（９）のいずれかに記載のプロー
ブ、または上記（１０）〜（１６）のいずれかに記載の
プローブの製造方法によって製造されたプローブを少な
くとも一つ以上備えた露光装置。 （１９）上記（１）〜（９）のいずれかに記載のプロー
ブ、または上記（１０）〜（１６）のいずれかに記載の
プローブの製造方法によって製造されたプローブを少な
くとも一つ以上備えた情報処理装置。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下に、図１を用いて本発明の実
施形態の一例として、近接場光を用いた発光または受光
用のプローブについて説明する。図１（ａ）はその上面
図、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ’断面図、図１
（ｃ）は図１（ａ）のＢ−Ｂ’断面図である。同図にお
いて、本実施例によるプローブは、プローブ用基板１１
に支持されたカンチレバー７（片持ち梁）の自由端部
に、微小開口を有する中空の探針６を具備している。カ
ンチレバー７の内部には、探針６と連続した空間を有す
る中空の導波路９、導波路９の光を探針６に接続するミ
ラー１０を有している。
施形態の一例として、近接場光を用いた発光または受光
用のプローブについて説明する。図１（ａ）はその上面
図、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ’断面図、図１
（ｃ）は図１（ａ）のＢ−Ｂ’断面図である。同図にお
いて、本実施例によるプローブは、プローブ用基板１１
に支持されたカンチレバー７（片持ち梁）の自由端部
に、微小開口を有する中空の探針６を具備している。カ
ンチレバー７の内部には、探針６と連続した空間を有す
る中空の導波路９、導波路９の光を探針６に接続するミ
ラー１０を有している。
【００１０】本実施形態のプローブを発光用として用い
る場合は、光ファイバーのプローブと反対側に発光素子
を接続する。発光素子で生じた光が光ファイバーを伝播
して、プローブの導波路に進入し、ミラーで反射され
て、探針の微小開口ヘ到達する。これにより微小開口近
傍に近接場光が局在し、外部（試料）との相互作用を導
引する。また、光ファイバーの代わりに直接発光素子を
接続しても良い。また、本実施の形態のプローブを受光
用として用いる場合は、光ファイバーのプローブと反対
側に受光素子を接続する。外部との相互作用により微小
開口から入った伝播光が、ミラーで反射されて、プロー
ブの導波路に進入し、光ファイバーヘ伝播して受光素子
に到達する。また、光ファイバーの代わりに直接受光素
子を接続しても良い。
る場合は、光ファイバーのプローブと反対側に発光素子
を接続する。発光素子で生じた光が光ファイバーを伝播
して、プローブの導波路に進入し、ミラーで反射され
て、探針の微小開口ヘ到達する。これにより微小開口近
傍に近接場光が局在し、外部（試料）との相互作用を導
引する。また、光ファイバーの代わりに直接発光素子を
接続しても良い。また、本実施の形態のプローブを受光
用として用いる場合は、光ファイバーのプローブと反対
側に受光素子を接続する。外部との相互作用により微小
開口から入った伝播光が、ミラーで反射されて、プロー
ブの導波路に進入し、光ファイバーヘ伝播して受光素子
に到達する。また、光ファイバーの代わりに直接受光素
子を接続しても良い。
【００１１】本実施の形態による光プローブは、導波路
の光をミラーで反射して微小開口ヘ導くため、導波路と
微小開口との光の接続が容易で伝達損失が小さいという
特長を有する。また、本実施の形態の光プローブは、導
波路を中空に形成されているため、導波路材料による光
の吸収が無く光の伝達損失が小さいという特長を有す
る。また、光ファイバー等では吸収され易い近紫外光も
効率よく伝播するために、波長依存性の小さい光プロー
ブであるという特長を有する。また、本実施の形態の光
プローブは、探針の先端方向がカンチレバーの長さ方向
に対してほぼ直交して構成されているため、カンチレバ
ーの撓みを検知することにより原子間力顕微鏡（ＡＦ
Ｍ）のプローブとして使用することができる。この撓み
検知方法としては、カンチレバーの面にレーザー光を照
射し、その反射光の方向をセンシングする方法が一般的
である。また、本実施の形態の光プローブは、そのプロ
ーブ自身にカンチレバーの撓み検知手段を備えていても
良い。例えば、カンチレバー中にピエゾ抵抗体上を形成
することによりカンチレバー撓みを検知することが可能
となる。
の光をミラーで反射して微小開口ヘ導くため、導波路と
微小開口との光の接続が容易で伝達損失が小さいという
特長を有する。また、本実施の形態の光プローブは、導
波路を中空に形成されているため、導波路材料による光
の吸収が無く光の伝達損失が小さいという特長を有す
る。また、光ファイバー等では吸収され易い近紫外光も
効率よく伝播するために、波長依存性の小さい光プロー
ブであるという特長を有する。また、本実施の形態の光
プローブは、探針の先端方向がカンチレバーの長さ方向
に対してほぼ直交して構成されているため、カンチレバ
ーの撓みを検知することにより原子間力顕微鏡（ＡＦ
Ｍ）のプローブとして使用することができる。この撓み
検知方法としては、カンチレバーの面にレーザー光を照
射し、その反射光の方向をセンシングする方法が一般的
である。また、本実施の形態の光プローブは、そのプロ
ーブ自身にカンチレバーの撓み検知手段を備えていても
良い。例えば、カンチレバー中にピエゾ抵抗体上を形成
することによりカンチレバー撓みを検知することが可能
となる。
【００１２】つぎに、本発明の実施形態の一例として、
カンチレバー型プローブの製造方法について説明する。
まず、基板を加工して溝部を形成し、溝部上に蓋部を形
成することにより中空の導波路を作製する。溝部の形成
方法としては、マスクパターンを形成して基板をエッチ
ングする方法、陽極酸化や電解エッチングを用いる方
法、ダイシングにより溝を形成する方法、レーザー加工
により溝を形成する方法等が挙げられる。エッチング法
としては、シリコン基板の異方性エッチングを用いる方
法が形状制御性の点で優れているが、通常の等方性エッ
チングを用いることも可能である。また、基板としては
シリコン以外にも、各種の金属基板やセラミックス基板
を用いることが可能である。
カンチレバー型プローブの製造方法について説明する。
まず、基板を加工して溝部を形成し、溝部上に蓋部を形
成することにより中空の導波路を作製する。溝部の形成
方法としては、マスクパターンを形成して基板をエッチ
ングする方法、陽極酸化や電解エッチングを用いる方
法、ダイシングにより溝を形成する方法、レーザー加工
により溝を形成する方法等が挙げられる。エッチング法
としては、シリコン基板の異方性エッチングを用いる方
法が形状制御性の点で優れているが、通常の等方性エッ
チングを用いることも可能である。また、基板としては
シリコン以外にも、各種の金属基板やセラミックス基板
を用いることが可能である。
【００１３】また、溝を形成した後に加工面を鏡面化す
るための表面処理を行なっても良い。表面処理の方法と
しては、機械的あるいは化学的に研磨する方法や、表面
を酸化した後にこれをエッチングする方法等が挙げられ
る。また、表面にアルミニウムや白金、銀等の金属を真
空蒸着法やスパッタリング法等を用いて成膜し、鏡面化
しても良い。さらに、溝部の探針側においては、光を探
針方向に反射させるためのミラー構造を有することが望
ましい。例えば面方位（１００）のシリコン基板を用い
て異方性エッチングにより溝部を形成することにより、
その探針側端部にミラーとなる斜面を容易に形成するこ
とが可能である。また、溝部を作製した後に、ミラーを
形成しても良い。ミラーはまた、光を探針先端の微小開
口に集光させるような凹面鏡であっても良い。
るための表面処理を行なっても良い。表面処理の方法と
しては、機械的あるいは化学的に研磨する方法や、表面
を酸化した後にこれをエッチングする方法等が挙げられ
る。また、表面にアルミニウムや白金、銀等の金属を真
空蒸着法やスパッタリング法等を用いて成膜し、鏡面化
しても良い。さらに、溝部の探針側においては、光を探
針方向に反射させるためのミラー構造を有することが望
ましい。例えば面方位（１００）のシリコン基板を用い
て異方性エッチングにより溝部を形成することにより、
その探針側端部にミラーとなる斜面を容易に形成するこ
とが可能である。また、溝部を作製した後に、ミラーを
形成しても良い。ミラーはまた、光を探針先端の微小開
口に集光させるような凹面鏡であっても良い。
【００１４】次に、カンチレバー蓋部を溝部上に形成す
る。蓋部はカンチレバー形状に加工され、また、探針を
接合する部分に開口が形成される。カンチレバー蓋部を
溝部上に形成する方法としては、溝部上に基板を接合
し、これを薄膜化する方法が考えられる。例えばＳＯＩ
基板のＳＯＩ層を接合し、研磨やエッチングによりハン
ドルウエハーと酸化膜を除去する方法や、イオン注入層
やｐｎ接合を有する基板を接合し、エッチングストップ
を用いて薄膜化する方法等がある。この場合、あらかじ
め蓋部構造をパターニングしてから接合することも可能
である。この他にも、シート状の構造体を接合し、これ
をパターニングする方法や、溝部に樹脂等を充填し、こ
の上に蓋部を成膜する方法等が考えられる。基板の接合
方法としては、接着剤を用いる方法、化学的に表面を腐
食することにより接合する方法、熱拡散により接合する
方法、表面を活性化させて接合する方法、圧着により接
合する方法等を用いることが可能である。
る。蓋部はカンチレバー形状に加工され、また、探針を
接合する部分に開口が形成される。カンチレバー蓋部を
溝部上に形成する方法としては、溝部上に基板を接合
し、これを薄膜化する方法が考えられる。例えばＳＯＩ
基板のＳＯＩ層を接合し、研磨やエッチングによりハン
ドルウエハーと酸化膜を除去する方法や、イオン注入層
やｐｎ接合を有する基板を接合し、エッチングストップ
を用いて薄膜化する方法等がある。この場合、あらかじ
め蓋部構造をパターニングしてから接合することも可能
である。この他にも、シート状の構造体を接合し、これ
をパターニングする方法や、溝部に樹脂等を充填し、こ
の上に蓋部を成膜する方法等が考えられる。基板の接合
方法としては、接着剤を用いる方法、化学的に表面を腐
食することにより接合する方法、熱拡散により接合する
方法、表面を活性化させて接合する方法、圧着により接
合する方法等を用いることが可能である。
【００１５】次に、微小開口を有する探針を作製する。
その製法としては、基板上に形成された凹部に探針材料
を成膜し、これを蓋部に作製した開口上に転写する方法
を用いることができる。例えば、探針層を基板上の凹部
に成膜する際にあらかじめ突起先端部となる部分の膜厚
が薄くなる、または先端部にのみ成膜されないように形
成する方法を用いることができる（特開平１１−０６６
６５０号公報）。また、プローブ構造体を第２基板に転
写した後に、突起先端部の探針層を選択的に除去しても
良い。例えば、探針層の表面に突起先端部が特に薄くな
るような膜厚調整層を形成した後、膜厚調整層と探針層
を続けてエッチングすることにより光学的微小開口を形
成する（特開平１１−０６４３５０号公報）。また、上
記２つの方法を組み合わせて使用することにより、さら
に容易に形状再現性の良い光学的微小開口を形成するこ
とができる。
その製法としては、基板上に形成された凹部に探針材料
を成膜し、これを蓋部に作製した開口上に転写する方法
を用いることができる。例えば、探針層を基板上の凹部
に成膜する際にあらかじめ突起先端部となる部分の膜厚
が薄くなる、または先端部にのみ成膜されないように形
成する方法を用いることができる（特開平１１−０６６
６５０号公報）。また、プローブ構造体を第２基板に転
写した後に、突起先端部の探針層を選択的に除去しても
良い。例えば、探針層の表面に突起先端部が特に薄くな
るような膜厚調整層を形成した後、膜厚調整層と探針層
を続けてエッチングすることにより光学的微小開口を形
成する（特開平１１−０６４３５０号公報）。また、上
記２つの方法を組み合わせて使用することにより、さら
に容易に形状再現性の良い光学的微小開口を形成するこ
とができる。
【００１６】最後に、上記のプロセスを経た基板の一部
を除去することにより自由端部に突起を有するカンチレ
バー型プローブを形成する。具体的には、第２基板とし
て面方位（１００）の単結晶シリコン基板を用い、その
エッチングには結晶異方性エッチングを用いるのが望ま
しい。また、高密度プラズマを用いたドライエッチング
も有効である。尚、中空の導波路の支持基板側端部は、
受発光素子や光ファイバーと光学的に接続しやすいよう
に加工される。最も単純にはイオンビーム、レーザー、
またはダイシングソー等を用いて基板を加工し、導波路
の端部を露出させる。この端部に対して、直接光ファイ
バーや受発光素子を接続しても良いし、レンズ等を介し
て光学的に接続しても良い。また、導波路層を覆う構造
体の一部をエッチング等により除去し開口を形成しても
良い。これは、導波路層の基板と反対側に形成しても良
いし、基板側に形成しても良い。基板側に形成する際は
基板に光を導入するための貫通穴を形成する。開口ヘ光
を導入する際はプリズムやミラー等の光結合器を形成
し、光を導波路に導入し易くしても良い。
を除去することにより自由端部に突起を有するカンチレ
バー型プローブを形成する。具体的には、第２基板とし
て面方位（１００）の単結晶シリコン基板を用い、その
エッチングには結晶異方性エッチングを用いるのが望ま
しい。また、高密度プラズマを用いたドライエッチング
も有効である。尚、中空の導波路の支持基板側端部は、
受発光素子や光ファイバーと光学的に接続しやすいよう
に加工される。最も単純にはイオンビーム、レーザー、
またはダイシングソー等を用いて基板を加工し、導波路
の端部を露出させる。この端部に対して、直接光ファイ
バーや受発光素子を接続しても良いし、レンズ等を介し
て光学的に接続しても良い。また、導波路層を覆う構造
体の一部をエッチング等により除去し開口を形成しても
良い。これは、導波路層の基板と反対側に形成しても良
いし、基板側に形成しても良い。基板側に形成する際は
基板に光を導入するための貫通穴を形成する。開口ヘ光
を導入する際はプリズムやミラー等の光結合器を形成
し、光を導波路に導入し易くしても良い。
【００１７】本実施の形態による光プローブの作製方法
は、バッチプロセスで形成できるため生産性が高く、光
学的微小開口のプロセス再現性が良いという特長を有す
る。また、集積化・小型化が容易で複数のプローブを容
易に作製でき、生産性を向上させることが可能である。
また、複数のプローブを有するマルチプローブチップを
形成することも可能である。
は、バッチプロセスで形成できるため生産性が高く、光
学的微小開口のプロセス再現性が良いという特長を有す
る。また、集積化・小型化が容易で複数のプローブを容
易に作製でき、生産性を向上させることが可能である。
また、複数のプローブを有するマルチプローブチップを
形成することも可能である。
【００１８】本発明には上記プローブを少なくとも一つ
以上用いた表面観察装置、露光装置、情報処理装置も含
む。本発明の構成を適用したプローブを試料に接近させ
て、ｘｙアクチュエータにより試料面内方向に２次元の
相対走査を行い、試料表面からしみだすエバネッセント
光を検知することにより試料の表面状態を観察すること
が可能である。また、本発明の構成を適用したプローブ
を用いてレジストに露光することにより光の波長よりも
微細なパターンを形成できる露光装置を作製することが
可能である。また、このプローブを用いて記録媒体の微
小領域における表面状態を変化させ、また、これを観察
することにより記録再生装置とすることが可能である。
この際、試料または記録媒体との間隔制御・接触力制御
はＳＮＯＭ信号自体を使うことが可能である。また、Ｓ
ＴＭの手法やシェアフォースによる手法も用いることが
でき、これらの手段は本発明を限定するものではない。
以上用いた表面観察装置、露光装置、情報処理装置も含
む。本発明の構成を適用したプローブを試料に接近させ
て、ｘｙアクチュエータにより試料面内方向に２次元の
相対走査を行い、試料表面からしみだすエバネッセント
光を検知することにより試料の表面状態を観察すること
が可能である。また、本発明の構成を適用したプローブ
を用いてレジストに露光することにより光の波長よりも
微細なパターンを形成できる露光装置を作製することが
可能である。また、このプローブを用いて記録媒体の微
小領域における表面状態を変化させ、また、これを観察
することにより記録再生装置とすることが可能である。
この際、試料または記録媒体との間隔制御・接触力制御
はＳＮＯＭ信号自体を使うことが可能である。また、Ｓ
ＴＭの手法やシェアフォースによる手法も用いることが
でき、これらの手段は本発明を限定するものではない。
【００１９】また、本発明の構成を適用したマルチプロ
ーブを用いて情報を並列処理することにより転送レート
の大きい表面観察装置または露光装置または記録再生装
置を提供することが可能である。この場合の記録媒体と
しては、電圧印加により光学特性が変化する記録媒体の
例として、特開平４−９０１５２号公報に記載されてい
るような電圧印加により、局所的に流れる電流によるジ
ュール熱によりジアセチレン誘導体重合体に構造変化が
起こり、光の吸収帯のピーク波長がシフトするような１
０，１２−ペンタコサジイン酸が挙げられる。また、光
照射下の電圧印加により光学特性が変化する記録媒体の
例として、特開平２−９８８４９号公報に記載されてい
るような光を照射した場合のみシス型⇔トランス型の光
異性反応を起こしてレドックス・ペアを形成し、電界印
加によりこのレドックス・ペア間でプロトン移動を起こ
すようなキノン基およびヒドロキノン基を有するアゾ化
合物が挙げられる。
ーブを用いて情報を並列処理することにより転送レート
の大きい表面観察装置または露光装置または記録再生装
置を提供することが可能である。この場合の記録媒体と
しては、電圧印加により光学特性が変化する記録媒体の
例として、特開平４−９０１５２号公報に記載されてい
るような電圧印加により、局所的に流れる電流によるジ
ュール熱によりジアセチレン誘導体重合体に構造変化が
起こり、光の吸収帯のピーク波長がシフトするような１
０，１２−ペンタコサジイン酸が挙げられる。また、光
照射下の電圧印加により光学特性が変化する記録媒体の
例として、特開平２−９８８４９号公報に記載されてい
るような光を照射した場合のみシス型⇔トランス型の光
異性反応を起こしてレドックス・ペアを形成し、電界印
加によりこのレドックス・ペア間でプロトン移動を起こ
すようなキノン基およびヒドロキノン基を有するアゾ化
合物が挙げられる。
【００２０】
【実施例】以下に、本発明の実施例について説明する。 ［実施例１］図１に本発明の実施例１におけるプローブ
の構成を示す。図１（ａ）はその上面図、図１（ｂ）は
図１（ａ）のＡ−Ａ’断面図、図１（ｃ）は図１（ａ）
のＢ−Ｂ’断面図である。同図において、本実施例によ
るプローブは、プローブ用基板１１に支持されたカンチ
レバー７の自由端部に、微小開口８を有する中空の探針
６を具備している。カンチレバー７の内部には、探針６
と連続した空間を有する中空の導波路９、導波路９の光
を探針６に接続するミラー１０を有している。
の構成を示す。図１（ａ）はその上面図、図１（ｂ）は
図１（ａ）のＡ−Ａ’断面図、図１（ｃ）は図１（ａ）
のＢ−Ｂ’断面図である。同図において、本実施例によ
るプローブは、プローブ用基板１１に支持されたカンチ
レバー７の自由端部に、微小開口８を有する中空の探針
６を具備している。カンチレバー７の内部には、探針６
と連続した空間を有する中空の導波路９、導波路９の光
を探針６に接続するミラー１０を有している。
【００２１】つぎに、本実施例によるプローブの製造方
法を図２〜図５を用いて説明する。まず、探針用基板１
として面方位（１００）の単結晶シリコンウエハを用意
し、マスク層２としてシリコン熱酸化膜を２００ｎｍ形
成した。次に、表面のマスク層２の所望の箇所を、フォ
トリソグラフィとフッ化水素とフッ化アンモニウムの水
溶液によるエッチングによりパターニングし、一部のシ
リコンを露出させた（図２（ａ）参照）。次に、水酸化
カリウム水溶液を用いた結晶軸異方性エッチングにより
パターニング部のシリコンを濃度３０％、液温９０℃の
水酸化カリウム水溶液を用いてエッチングした。この工
程により（１１１）面と等価な４つの面で囲まれた深さ
約７μｍの逆ピラミッド状の凹部３が形成された（図２
（ｂ）参照）。
法を図２〜図５を用いて説明する。まず、探針用基板１
として面方位（１００）の単結晶シリコンウエハを用意
し、マスク層２としてシリコン熱酸化膜を２００ｎｍ形
成した。次に、表面のマスク層２の所望の箇所を、フォ
トリソグラフィとフッ化水素とフッ化アンモニウムの水
溶液によるエッチングによりパターニングし、一部のシ
リコンを露出させた（図２（ａ）参照）。次に、水酸化
カリウム水溶液を用いた結晶軸異方性エッチングにより
パターニング部のシリコンを濃度３０％、液温９０℃の
水酸化カリウム水溶液を用いてエッチングした。この工
程により（１１１）面と等価な４つの面で囲まれた深さ
約７μｍの逆ピラミッド状の凹部３が形成された（図２
（ｂ）参照）。
【００２２】次に、マスク層２をフッ化水素とフッ化ア
ンモニウムの水溶液により除去した後、剥離層４として
シリコン熱酸化膜を４００ｎｍ形成した（図２（ｃ））
参照）。次に、探針層５としてスパッタリング法により
白金を２００ｎｍ、金を３００ｎｍ成膜し、フォトリソ
グラフィーとドライエッチング法を用いてパターニング
を行った（図２（ｄ）参照）。成膜の際は、スパッタリ
ング粒子の基板への入射角を調節し、凹部３の最先端部
において探針層５が薄くなるように成膜した。
ンモニウムの水溶液により除去した後、剥離層４として
シリコン熱酸化膜を４００ｎｍ形成した（図２（ｃ））
参照）。次に、探針層５としてスパッタリング法により
白金を２００ｎｍ、金を３００ｎｍ成膜し、フォトリソ
グラフィーとドライエッチング法を用いてパターニング
を行った（図２（ｄ）参照）。成膜の際は、スパッタリ
ング粒子の基板への入射角を調節し、凹部３の最先端部
において探針層５が薄くなるように成膜した。
【００２３】次に、プローブ用基板１１として、面方位
（１００）の単結晶シリコンウエハを用意し、低圧化学
気相成長法を用いて、基板両面に窒化シリコンよりなる
マスク層１２・１３を２００ｎｍ成膜し、フォトリソグ
ラフィーとＣＦ4ガスを用いた反応性イオンエッチング
によりパターニングを行った（図３（ａ）参照）。次
に、９０℃に加熱した水酸化カリウム水溶液を用いて、
プローブ用基板１１の異方性エッチングを行い、導波路
となるＶ字型断面の溝部１４、ミラー１０、およびカン
チレバー７となる部分を形成した（図３（ｂ）参照）。
（１００）の単結晶シリコンウエハを用意し、低圧化学
気相成長法を用いて、基板両面に窒化シリコンよりなる
マスク層１２・１３を２００ｎｍ成膜し、フォトリソグ
ラフィーとＣＦ4ガスを用いた反応性イオンエッチング
によりパターニングを行った（図３（ａ）参照）。次
に、９０℃に加熱した水酸化カリウム水溶液を用いて、
プローブ用基板１１の異方性エッチングを行い、導波路
となるＶ字型断面の溝部１４、ミラー１０、およびカン
チレバー７となる部分を形成した（図３（ｂ）参照）。
【００２４】図４は図３（ｂ）の工程を示す図で、図４
（ａ）が上面図、図４（ｂ）が図４（ａ）のＡ−Ａ’断
面図、図４（ｃ）が図４（ａ）のＢ−Ｂ’断面図であ
る。カンチレバー７となる部分の内側に溝部１４が形成
される。異方性エッチングの特性により、溝部１４の最
深部までエッチングが進行するとエッチングはほぼ停止
する。本実施例においてはカンチレバー７の周囲の部分
を、溝部１４の最深部よりも深くエッチングした。
（ａ）が上面図、図４（ｂ）が図４（ａ）のＡ−Ａ’断
面図、図４（ｃ）が図４（ａ）のＢ−Ｂ’断面図であ
る。カンチレバー７となる部分の内側に溝部１４が形成
される。異方性エッチングの特性により、溝部１４の最
深部までエッチングが進行するとエッチングはほぼ停止
する。本実施例においてはカンチレバー７の周囲の部分
を、溝部１４の最深部よりも深くエッチングした。
【００２５】次に、蓋部１５を接合する図３（ｃ）の工
程の詳細について、図５を用いて説明する。まず、ＳＯ
Ｉ（Ｓｉｌｉｃｏｎ ｏｎ Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）基板
２１を用意する（図５（ａ）参照）。ＳＯＩ（Ｓｉｌｉ
ｃｏｎ ｏｎ Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）層２２の厚さは１
μｍ、酸化シリコン層２３の厚さは１μｍである。次
に、フォトリソグラフィーとＳＦ6を用いた反応性イオ
ンエッチングによりＳＯＩ層２２をパターニングした
（図５（ｂ）参照）。次に、ＳＯＩ基板２１のＳＯＩ層
２２と図３（ｂ）に示したプローブ用基板１１とを向か
い合わせてアライメントし、接触させて荷重を加えた
後、８００℃で熱処理を行なうことによりＳＯＩ層２２
とプローブ用基板１１との接合を行った（図５（ｃ）参
照）。次に、ＳＯＩ基板２１のハンドルウエハーのシリ
コンを、研磨した後に水酸化カリウム水溶液によるウェ
ットエッチングを用いて除去し、次に、酸化シリコン層
２３をフッ酸とフッ化アンモニウムの混合水溶液による
ウェットエッチングにより除去し、蓋部１５を形成した
（図５（ｄ）および図３（ｃ）参照）。これにより、開
口２４の形成された三角形断面の中空導波路を形成し
た。
程の詳細について、図５を用いて説明する。まず、ＳＯ
Ｉ（Ｓｉｌｉｃｏｎ ｏｎ Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）基板
２１を用意する（図５（ａ）参照）。ＳＯＩ（Ｓｉｌｉ
ｃｏｎ ｏｎ Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）層２２の厚さは１
μｍ、酸化シリコン層２３の厚さは１μｍである。次
に、フォトリソグラフィーとＳＦ6を用いた反応性イオ
ンエッチングによりＳＯＩ層２２をパターニングした
（図５（ｂ）参照）。次に、ＳＯＩ基板２１のＳＯＩ層
２２と図３（ｂ）に示したプローブ用基板１１とを向か
い合わせてアライメントし、接触させて荷重を加えた
後、８００℃で熱処理を行なうことによりＳＯＩ層２２
とプローブ用基板１１との接合を行った（図５（ｃ）参
照）。次に、ＳＯＩ基板２１のハンドルウエハーのシリ
コンを、研磨した後に水酸化カリウム水溶液によるウェ
ットエッチングを用いて除去し、次に、酸化シリコン層
２３をフッ酸とフッ化アンモニウムの混合水溶液による
ウェットエッチングにより除去し、蓋部１５を形成した
（図５（ｄ）および図３（ｃ）参照）。これにより、開
口２４の形成された三角形断面の中空導波路を形成し
た。
【００２６】次に、真空蒸着法によりクロムを５ｎｍ、
金を１００ｎｍ成膜し、フォトリソグラフィーとウェッ
トエッチング法によりパターニングを行い、接合層１６
を形成した。次に、図２（ｄ）の探針用基板１と、プロ
ーブ用基板１１とをアライメントし荷重を加えて、接合
層１６上に探針層５を接合した（図２（ｅ）参照）。次
に、探針用基板１と、プローブ用基板１１とを引き離す
ことにより、探針層５と剥離層４との界面で剥離し、探
針層５を接合層１６上に転写して探針６を形成した（図
３（ｄ）参照）。次に、探針６の表面に化学気相成長法
によりＰＳＧ（リンシリケートガラス）を１００ｎｍ成
膜した後、アルゴンガスを用いたドライエッチングによ
りＰＳＧ及び探針６の一部をエッチングし微小開口８を
形成した（図３（ｅ）参照）。このように、ＰＳＧをも
ちいて微小開口を形成する方法は特開平１１−０６４３
５０号公報に開示されている。また、本実施例において
は、凹部３の最先端部の探針層５が薄くなるように成膜
してより一層微小開口８が形成しやすいようにした。こ
の方法は特開平１１−０６６６５０号公報に開示されて
いる。
金を１００ｎｍ成膜し、フォトリソグラフィーとウェッ
トエッチング法によりパターニングを行い、接合層１６
を形成した。次に、図２（ｄ）の探針用基板１と、プロ
ーブ用基板１１とをアライメントし荷重を加えて、接合
層１６上に探針層５を接合した（図２（ｅ）参照）。次
に、探針用基板１と、プローブ用基板１１とを引き離す
ことにより、探針層５と剥離層４との界面で剥離し、探
針層５を接合層１６上に転写して探針６を形成した（図
３（ｄ）参照）。次に、探針６の表面に化学気相成長法
によりＰＳＧ（リンシリケートガラス）を１００ｎｍ成
膜した後、アルゴンガスを用いたドライエッチングによ
りＰＳＧ及び探針６の一部をエッチングし微小開口８を
形成した（図３（ｅ）参照）。このように、ＰＳＧをも
ちいて微小開口を形成する方法は特開平１１−０６４３
５０号公報に開示されている。また、本実施例において
は、凹部３の最先端部の探針層５が薄くなるように成膜
してより一層微小開口８が形成しやすいようにした。こ
の方法は特開平１１−０６６６５０号公報に開示されて
いる。
【００２７】次に、プローブ用基板１１の表面をポリイ
ミド１７により保護した後、基板１１の裏面のみをエッ
チング液に晒す治具を用い、プローブ用基板１１の裏面
のマスク層１３をエッチングマスクとして９０℃に加熱
したテトラメチルアンモニウムヒドロキシドの水溶液に
よりプローブ用基板１１のシリコンを一部エッチング除
去した（図３（ｆ）参照）。
ミド１７により保護した後、基板１１の裏面のみをエッ
チング液に晒す治具を用い、プローブ用基板１１の裏面
のマスク層１３をエッチングマスクとして９０℃に加熱
したテトラメチルアンモニウムヒドロキシドの水溶液に
よりプローブ用基板１１のシリコンを一部エッチング除
去した（図３（ｆ）参照）。
【００２８】次に、ダイシングソーを用いて基板を切断
し、基板支持部上の導波路９に開口を形成した。最後
に、ポリイミド１７をアッシングにより除去し、カンチ
レバー９を形成した（図３（ｇ）参照）。カンチレバー
９の長さは５ｍｍ、ばね定数は０．１Ｎ／ｍである。
尚、本実施例においては１つのプローブの作製工程を記
述したが、同一基板上に複数のプローブを同時に形成す
ることが可能であり、これにより、生産性を向上させる
ことが可能である。また、複数のプローブを有するマル
チプローブチップを形成することも可能である。また、
溝部１４の形成プロセスを変更することにより、図１
（ｄ）に示すような台形の断面を有する導波路９を作製
することも可能である。
し、基板支持部上の導波路９に開口を形成した。最後
に、ポリイミド１７をアッシングにより除去し、カンチ
レバー９を形成した（図３（ｇ）参照）。カンチレバー
９の長さは５ｍｍ、ばね定数は０．１Ｎ／ｍである。
尚、本実施例においては１つのプローブの作製工程を記
述したが、同一基板上に複数のプローブを同時に形成す
ることが可能であり、これにより、生産性を向上させる
ことが可能である。また、複数のプローブを有するマル
チプローブチップを形成することも可能である。また、
溝部１４の形成プロセスを変更することにより、図１
（ｄ）に示すような台形の断面を有する導波路９を作製
することも可能である。
【００２９】本実施例によるプローブの使用方法例を、
図６を用いて説明する。図６（ａ）はその上面図、図６
（ｂ）は図６（ａ）のＡ−Ａ’断面図、図６（ｃ）は図
６（ａ）のＢ−Ｂ’断面図である。本実施例のプローブ
の導波路端部と、光ファイバー３１のコア３２とが端部
同士で接合されており、プローブ用基板１１と光ファイ
バー３１とは、接続用基板３５および、ファイバー支持
基板３４を介して接続されている。
図６を用いて説明する。図６（ａ）はその上面図、図６
（ｂ）は図６（ａ）のＡ−Ａ’断面図、図６（ｃ）は図
６（ａ）のＢ−Ｂ’断面図である。本実施例のプローブ
の導波路端部と、光ファイバー３１のコア３２とが端部
同士で接合されており、プローブ用基板１１と光ファイ
バー３１とは、接続用基板３５および、ファイバー支持
基板３４を介して接続されている。
【００３０】本実施例のプローブを発光用として用いる
場合は、光ファイバー３１のプローブと反対側に発光素
子を接続する。発光素子で生じた光が光ファイバー３１
を伝播して、プローブの導波路９に進入し、ミラー１０
で反射されて、探針６の微小開口８へ到達する。これに
より微小開口近傍に近接場光が局在し、外部（試料）と
の相互作用を発生させる。また、本実施例のプローブを
受光用として用いる場合は、光ファイバー３１のプロー
ブと反対側に受光素子を接続する。外部との相互作用に
より微小開口から入った伝播光が、ミラー１０で反射さ
れて、プローブの導波路９に進入し、光ファイバー３１
へ伝播して受光素子に到達する。また、試料と探針との
相互作用に起因するカンチレバーの撓みを検出すること
により、原子間力顕微鏡用のプローブとして用いること
も可能である。
場合は、光ファイバー３１のプローブと反対側に発光素
子を接続する。発光素子で生じた光が光ファイバー３１
を伝播して、プローブの導波路９に進入し、ミラー１０
で反射されて、探針６の微小開口８へ到達する。これに
より微小開口近傍に近接場光が局在し、外部（試料）と
の相互作用を発生させる。また、本実施例のプローブを
受光用として用いる場合は、光ファイバー３１のプロー
ブと反対側に受光素子を接続する。外部との相互作用に
より微小開口から入った伝播光が、ミラー１０で反射さ
れて、プローブの導波路９に進入し、光ファイバー３１
へ伝播して受光素子に到達する。また、試料と探針との
相互作用に起因するカンチレバーの撓みを検出すること
により、原子間力顕微鏡用のプローブとして用いること
も可能である。
【００３１】本実施例により、バッチプロセスで形成で
きるため生産性が高く、光学的微小開口のプロセス再現
性が良く、また、集積化・小型化が容易で複数のプロー
ブを容易に作製できる、光プローブの製造方法を提供す
ることができた。また、導波路と微小開口との間の光の
伝達損失が小さく、また、導波路における短波長での伝
達損失が小さい、光プローブを提供することができた。
きるため生産性が高く、光学的微小開口のプロセス再現
性が良く、また、集積化・小型化が容易で複数のプロー
ブを容易に作製できる、光プローブの製造方法を提供す
ることができた。また、導波路と微小開口との間の光の
伝達損失が小さく、また、導波路における短波長での伝
達損失が小さい、光プローブを提供することができた。
【００３２】［実施例２］図７に本発明の実施例２にお
けるプローブの構成を示す。図７（ａ）はその上面図、
図７（ｂ）は図７（ａ）のＡ−Ａ’断面図、図７（ｃ）
は図７（ａ）のＢ−Ｂ’断面図である。同図において、
本実施例によるプローブは、プローブ用基板１１に支持
されたカンチレバー７の自由端部に、微小開口８を有す
る中空の探針６を具備している。カンチレバー７の内部
には、探針６と連続した空間を有する中空の導波路９、
導波路９の光を探針６に接続するミラー１０を有してい
る。
けるプローブの構成を示す。図７（ａ）はその上面図、
図７（ｂ）は図７（ａ）のＡ−Ａ’断面図、図７（ｃ）
は図７（ａ）のＢ−Ｂ’断面図である。同図において、
本実施例によるプローブは、プローブ用基板１１に支持
されたカンチレバー７の自由端部に、微小開口８を有す
る中空の探針６を具備している。カンチレバー７の内部
には、探針６と連続した空間を有する中空の導波路９、
導波路９の光を探針６に接続するミラー１０を有してい
る。
【００３３】本実施例によるプローブの製造方法を、図
２、図８および図９を用いて説明する。まず、実施例１
と同様の方法により、探針用基板１上に探針層５を形成
した（図２参照）。次に、プローブ用基板１１として単
結晶シリコンウエハを用意し、低圧化学気相成長法を用
いて、基板両面に窒化シリコンよりなるマスク層１２・
１３を２００ｎｍ成膜し、フォトリソグラフィーとＣＦ
4ガスを用いた反応性イオンエッチングによりパターニ
ングを行った。次に、フッ酸、硝酸、および酢酸の混合
水溶液を用いてプローブ用基板１１のエッチングを行
い、導波路９となるＵ字型断面の溝部１４および凹面鏡
１０ｂを形成した（図８（ａ）参照）。次に、再びＣＦ
4ガスを用いた反応性イオンエッチングにより、表面の
マスク層１２を除去した。次に、スパッタリング法を用
いてプローブ用基板１１上にアルミニウム層１８を１０
０ｎｍ成膜した（図８（ｂ）参照）。
２、図８および図９を用いて説明する。まず、実施例１
と同様の方法により、探針用基板１上に探針層５を形成
した（図２参照）。次に、プローブ用基板１１として単
結晶シリコンウエハを用意し、低圧化学気相成長法を用
いて、基板両面に窒化シリコンよりなるマスク層１２・
１３を２００ｎｍ成膜し、フォトリソグラフィーとＣＦ
4ガスを用いた反応性イオンエッチングによりパターニ
ングを行った。次に、フッ酸、硝酸、および酢酸の混合
水溶液を用いてプローブ用基板１１のエッチングを行
い、導波路９となるＵ字型断面の溝部１４および凹面鏡
１０ｂを形成した（図８（ａ）参照）。次に、再びＣＦ
4ガスを用いた反応性イオンエッチングにより、表面の
マスク層１２を除去した。次に、スパッタリング法を用
いてプローブ用基板１１上にアルミニウム層１８を１０
０ｎｍ成膜した（図８（ｂ）参照）。
【００３４】次に、蓋部１５の接合について図９を用い
て説明する。まず、ＳＯＩ基板２１を用意する（図９
（ａ）参照）。ＳＯＩ層２２の厚さは１μｍ、酸化シリ
コン層２３の厚さは１μｍである。次に、スパッタリン
グ法を用いてＳＯＩ基板２１上にアルミニウム層１９を
１００ｎｍ成膜した（図９（ｂ）参照）。次に、フォト
リソグラフィーと、燐酸、硝酸、および酢酸の混合水溶
液によるエッチングを用いてアルミニウムをパターニン
グし、さらにＳＦ6を用いたＳｉの反応性イオンエッチ
ングによりＳＯＩ層２２をパダーニングした（図９
（ｃ）参照）。
て説明する。まず、ＳＯＩ基板２１を用意する（図９
（ａ）参照）。ＳＯＩ層２２の厚さは１μｍ、酸化シリ
コン層２３の厚さは１μｍである。次に、スパッタリン
グ法を用いてＳＯＩ基板２１上にアルミニウム層１９を
１００ｎｍ成膜した（図９（ｂ）参照）。次に、フォト
リソグラフィーと、燐酸、硝酸、および酢酸の混合水溶
液によるエッチングを用いてアルミニウムをパターニン
グし、さらにＳＦ6を用いたＳｉの反応性イオンエッチ
ングによりＳＯＩ層２２をパダーニングした（図９
（ｃ）参照）。
【００３５】次に、ＳＯＩ基板２１とプローブ用基板１
１のそれぞれのアルミニウム層１８・１９の表面を、真
空中でプラズマ処理した後、アルミニウム層１８・１９
同士を向かい合わせてアライメントし、接触させて荷重
を加え、ＳＯＩ層２２とプローブ用基板１１との接合を
行った（図９（ｄ）参照）。これにより、Ｕ字型の断面
を有する中空の導波路９を形成した。次に、ＳＯＩ基板
２１のハンドルウエハーのシリコンを、研磨した後に水
酸化カリウム水溶液によるウェットエッチングを用いて
除去し、次に、酸化シリコン層２３をフッ酸とフッ化ア
ンモニウムの混合水溶液によるウェットエッチングによ
り除去し、蓋部１５を形成した（図９（ｅ）および図８
（ｃ）参照）。
１のそれぞれのアルミニウム層１８・１９の表面を、真
空中でプラズマ処理した後、アルミニウム層１８・１９
同士を向かい合わせてアライメントし、接触させて荷重
を加え、ＳＯＩ層２２とプローブ用基板１１との接合を
行った（図９（ｄ）参照）。これにより、Ｕ字型の断面
を有する中空の導波路９を形成した。次に、ＳＯＩ基板
２１のハンドルウエハーのシリコンを、研磨した後に水
酸化カリウム水溶液によるウェットエッチングを用いて
除去し、次に、酸化シリコン層２３をフッ酸とフッ化ア
ンモニウムの混合水溶液によるウェットエッチングによ
り除去し、蓋部１５を形成した（図９（ｅ）および図８
（ｃ）参照）。
【００３６】次に、真空蒸着法によりクロムを５ｎｍ、
金を１００ｎｍ成膜し、フォトリソグラフィーとウェッ
トエッチング法によりパターニングを行い、接合層１６
を形成した。次に、図２（ｄ）の探針用基板１と、プロ
ーブ用基板１１とをアライメントし荷重を加えて、接合
層１６上に探針層５を接合した。次に、探針用基板１
と、プローブ用基板１１とを引き離すことにより、探針
層５と剥離層４との界面で剥離し、探針層５を接合層１
６上に転写して探針６を形成した（図８（ｄ）参照）。
次に、プローブ用基板１−１の表面をポリイミド１７に
より保護した後、基板１１の裏面のみをエッチング液に
晒す治具を用い、裏面のマスク層１３をエッチングマス
クとして９０℃に加熱したテトラメチルアンモニウムヒ
ドロキシドの水溶液によりプローブ用基板１１のシリコ
ンを一部エッチング除去した。次に、ポリイミド１７を
アッシングにより除去した。
金を１００ｎｍ成膜し、フォトリソグラフィーとウェッ
トエッチング法によりパターニングを行い、接合層１６
を形成した。次に、図２（ｄ）の探針用基板１と、プロ
ーブ用基板１１とをアライメントし荷重を加えて、接合
層１６上に探針層５を接合した。次に、探針用基板１
と、プローブ用基板１１とを引き離すことにより、探針
層５と剥離層４との界面で剥離し、探針層５を接合層１
６上に転写して探針６を形成した（図８（ｄ）参照）。
次に、プローブ用基板１−１の表面をポリイミド１７に
より保護した後、基板１１の裏面のみをエッチング液に
晒す治具を用い、裏面のマスク層１３をエッチングマス
クとして９０℃に加熱したテトラメチルアンモニウムヒ
ドロキシドの水溶液によりプローブ用基板１１のシリコ
ンを一部エッチング除去した。次に、ポリイミド１７を
アッシングにより除去した。
【００３７】次に、探針６の表面に化学気相成長法によ
りＰＳＧ（リンシリケートガラス）を１００ｎｍ成膜し
た後、アルゴンガスを用いたドライエッチングによりＰ
ＳＧ及び探針６の一部をエッチングし微小開口８を形成
した（図８（ｅ）参照）。次に、ダイシングソーを用い
てプローブ用基板１１にスクライブ溝２０を形成し、基
板１１支持部上の導波路９に開口を形成した。次に、フ
ォトリソグラフィーとＳＦ6を用いた反応性イオンエッ
チングにより、ＳｉおよびＡｌをパターニングし、カン
チレバー７を形成した（図８（ｆ）参照）。カンチレバ
ー７の長さは５ｍｍ、ばね定数は０．１Ｎ／ｍである。
最後に、スクライブ溝２０に沿ってプローブ用基板１１
を劈開し、プローブを完成させた（図９（ｇ）参照）。
りＰＳＧ（リンシリケートガラス）を１００ｎｍ成膜し
た後、アルゴンガスを用いたドライエッチングによりＰ
ＳＧ及び探針６の一部をエッチングし微小開口８を形成
した（図８（ｅ）参照）。次に、ダイシングソーを用い
てプローブ用基板１１にスクライブ溝２０を形成し、基
板１１支持部上の導波路９に開口を形成した。次に、フ
ォトリソグラフィーとＳＦ6を用いた反応性イオンエッ
チングにより、ＳｉおよびＡｌをパターニングし、カン
チレバー７を形成した（図８（ｆ）参照）。カンチレバ
ー７の長さは５ｍｍ、ばね定数は０．１Ｎ／ｍである。
最後に、スクライブ溝２０に沿ってプローブ用基板１１
を劈開し、プローブを完成させた（図９（ｇ）参照）。
【００３８】本実施例により、バッチプロセスで形成で
きるため生産性が高く、光学的微小開口のプロセス再現
性が良く、また、集積化・小型化が容易で複数のプロー
ブを容易に作製できる、光プローブの製造方法を提供す
ることができた。また、導波路と微小開口との間の光の
伝達損失が小さく、また、導波路における短波長での伝
達損失が小さい、光プローブを提供することができた。
また、導波路９の壁面をアルミニウム層１８・１９で構
成することにより、導波路壁による光の吸収を小さくす
ることができた。また、等方性エッチングにより導波路
を作製することにより、導波路から探針への接続部分を
凹面鏡１０ｂの形状にすることができる。これにより微
小開口ヘの集光効果を持たせることができた。
きるため生産性が高く、光学的微小開口のプロセス再現
性が良く、また、集積化・小型化が容易で複数のプロー
ブを容易に作製できる、光プローブの製造方法を提供す
ることができた。また、導波路と微小開口との間の光の
伝達損失が小さく、また、導波路における短波長での伝
達損失が小さい、光プローブを提供することができた。
また、導波路９の壁面をアルミニウム層１８・１９で構
成することにより、導波路壁による光の吸収を小さくす
ることができた。また、等方性エッチングにより導波路
を作製することにより、導波路から探針への接続部分を
凹面鏡１０ｂの形状にすることができる。これにより微
小開口ヘの集光効果を持たせることができた。
【００３９】［実施例３］本発明の実施例３は上記した
実施例２と比較してその製法を簡素化したものであり、
その製造方法を図２および図１０を用いて説明する。な
お、本実施例によるプローブの構成は実施例２とほぼ同
一であるのでその説明を省略する。まず、実施例１と同
様の方法により、探針用基板１上に探針層５を形成した
（図２参照）。次に、プローブ用基板１１として単結晶
シリコンウエハを用意し、低圧化学気相成長法を用い
て、基板両面に窒化シリコンよりなるマスク層１２・１
３を２００ｎｍ成膜し、フォトリソグラフィーとＣＦ4
ガスを用いた反応性イオンエッチングによりパターニン
グを行った。次に、フッ酸、硝酸、および酢酸の混合水
溶液を用いてプローブ用基板１１のエッチングを行い、
導波路となるＵ字型の溝部１４および凹面鏡１０ｂを形
成した（図１０（ａ）参照）。
実施例２と比較してその製法を簡素化したものであり、
その製造方法を図２および図１０を用いて説明する。な
お、本実施例によるプローブの構成は実施例２とほぼ同
一であるのでその説明を省略する。まず、実施例１と同
様の方法により、探針用基板１上に探針層５を形成した
（図２参照）。次に、プローブ用基板１１として単結晶
シリコンウエハを用意し、低圧化学気相成長法を用い
て、基板両面に窒化シリコンよりなるマスク層１２・１
３を２００ｎｍ成膜し、フォトリソグラフィーとＣＦ4
ガスを用いた反応性イオンエッチングによりパターニン
グを行った。次に、フッ酸、硝酸、および酢酸の混合水
溶液を用いてプローブ用基板１１のエッチングを行い、
導波路となるＵ字型の溝部１４および凹面鏡１０ｂを形
成した（図１０（ａ）参照）。
【００４０】次に、再びＣＦ4ガスを用いた反応性イオ
ンエッチングにより、表面のマスク層１２を除去した。
次に、フォトレジストを滴下し、硬化させた後、研磨に
より薄膜化し、樹脂層２４を形成した（図１０（ｂ）参
照）。次に、真空蒸着法によりアルミニウムを１００ｎ
ｍ、金を１００ｎｍ成膜し、フォトリソグラフィーとウ
ェットエッチング法によりパターニングを行い、蓋部１
５を形成した（図１０（ｃ）参照）。本実施例の蓋部１
５は導波路の遮光部であるとともに実施例１および２に
おける接合層の役割も兼ねている。次に、図２（ｄ）の
探針用基板１と、プローブ用基板１１とをアライメント
し荷重を加えて、接合層１６上に探針層５を接合した。
ンエッチングにより、表面のマスク層１２を除去した。
次に、フォトレジストを滴下し、硬化させた後、研磨に
より薄膜化し、樹脂層２４を形成した（図１０（ｂ）参
照）。次に、真空蒸着法によりアルミニウムを１００ｎ
ｍ、金を１００ｎｍ成膜し、フォトリソグラフィーとウ
ェットエッチング法によりパターニングを行い、蓋部１
５を形成した（図１０（ｃ）参照）。本実施例の蓋部１
５は導波路の遮光部であるとともに実施例１および２に
おける接合層の役割も兼ねている。次に、図２（ｄ）の
探針用基板１と、プローブ用基板１１とをアライメント
し荷重を加えて、接合層１６上に探針層５を接合した。
【００４１】次に、探針用基板１と、プローブ用基板１
１とを引き離すことにより、探針層５と剥離層４との界
面で剥離し、探針層５を接合層１６上に転写して探針６
を形成した（図１０（ｄ）参照）。次に、プローブ用基
板１１の表面をポリイミド１７により保護した後、基板
１１裏面のみをエッチング液に晒す治具を用い、裏面の
マスク層１３をエッチングマスクとして９０℃に加熱し
たテトラメチルアンモニウムヒドロキシドの水溶液によ
りプローブ用基板１１のシリコンを一部エッチング除去
した。次に、ポリイミド１７をアッシングにより除去し
た。次に、探針６の表面に化学気相成長法によりＰＳＧ
（リンシリケートガラス）を１００ｎｍ成膜した後、ア
ルゴンガスを用いたドライエッチングによりＰＳＧ及び
探針６の一部をエッチングし微小開口８を形成した（図
１０（ｅ）参照）。
１とを引き離すことにより、探針層５と剥離層４との界
面で剥離し、探針層５を接合層１６上に転写して探針６
を形成した（図１０（ｄ）参照）。次に、プローブ用基
板１１の表面をポリイミド１７により保護した後、基板
１１裏面のみをエッチング液に晒す治具を用い、裏面の
マスク層１３をエッチングマスクとして９０℃に加熱し
たテトラメチルアンモニウムヒドロキシドの水溶液によ
りプローブ用基板１１のシリコンを一部エッチング除去
した。次に、ポリイミド１７をアッシングにより除去し
た。次に、探針６の表面に化学気相成長法によりＰＳＧ
（リンシリケートガラス）を１００ｎｍ成膜した後、ア
ルゴンガスを用いたドライエッチングによりＰＳＧ及び
探針６の一部をエッチングし微小開口８を形成した（図
１０（ｅ）参照）。
【００４２】次に、ダイシングソーを用いてプローブ用
基板１１にスクライブ溝を形成し、基板１１支持部上の
導波路９に開口を形成した。次に、フォトリソグラフィ
ーとＳＦ6を用いた反応性イオンエッチングにより、Ｓ
ｉおよびＡｌをパターニングし、カンチレバー７を形成
した（図１０（ｆ）参照）。カンチレバー７の長さは５
ｍｍ、ばね定数は０．１Ｎ／ｍである。最後に、スクラ
イブ溝２０に沿ってプローブ用基板１１を劈開し、導波
路９内の樹脂層２４を有機溶剤を用いて除去して、横断
面がＵ字型の中空の導波路９を形成し、プローブを完成
させた（図１０（ｇ）参照）。
基板１１にスクライブ溝を形成し、基板１１支持部上の
導波路９に開口を形成した。次に、フォトリソグラフィ
ーとＳＦ6を用いた反応性イオンエッチングにより、Ｓ
ｉおよびＡｌをパターニングし、カンチレバー７を形成
した（図１０（ｆ）参照）。カンチレバー７の長さは５
ｍｍ、ばね定数は０．１Ｎ／ｍである。最後に、スクラ
イブ溝２０に沿ってプローブ用基板１１を劈開し、導波
路９内の樹脂層２４を有機溶剤を用いて除去して、横断
面がＵ字型の中空の導波路９を形成し、プローブを完成
させた（図１０（ｇ）参照）。
【００４３】本実施例により、バッチプロセスで形成で
きるため生産性が高く、光学的微小開口のプロセス再現
性が良く、また、集積化・小型化が容易で複数のプロー
ブを容易に作製できる、光プローブの製造方法を提供す
ることができた。また、導波路と微小開口との間の光の
伝達損失が小さく、また、導波路における短波長での伝
達損失が小さい、光プローブを提供することができた。
また、本実施例の作製プロセスにおいて溝部１４に樹脂
層２４を充填することにより、実施例２と比較して作製
プロセスを簡素化することができた。
きるため生産性が高く、光学的微小開口のプロセス再現
性が良く、また、集積化・小型化が容易で複数のプロー
ブを容易に作製できる、光プローブの製造方法を提供す
ることができた。また、導波路と微小開口との間の光の
伝達損失が小さく、また、導波路における短波長での伝
達損失が小さい、光プローブを提供することができた。
また、本実施例の作製プロセスにおいて溝部１４に樹脂
層２４を充填することにより、実施例２と比較して作製
プロセスを簡素化することができた。
【００４４】［実施例４］本発明の実施例４は上記した
本発明の構成を適用したプローブをエバネッセント光発
光素子として用いてＡＦＭ／ＳＮＯＭ複合装置を構成し
たものであり、その構成を１１図に示す。本装置は本発
明の構成を適用したプローブ１０と、プローブ１０のカ
ンチレバー自由端の裏面にレーザー光を照射するレーザ
ー光源４１とカンチレバーのたわみ変位による光の反射
角の変化を検出するポジションセンサー４３と、ボジシ
ョンセンサーからの信号により変位検出を行う変位検出
回路４６と、ＸＹＺ軸駆動ピエゾ素子４５と、ＸＹＺ軸
駆動ピエゾ素子をＸＹＺ方向に駆動するためのＸＹＺ駆
動用ドライバー４７と、微小開口から染み出したエバネ
ッセント光４２が試料４４表面で散乱されて出た伝播光
を検出する微小光検出器４８からなる。
本発明の構成を適用したプローブをエバネッセント光発
光素子として用いてＡＦＭ／ＳＮＯＭ複合装置を構成し
たものであり、その構成を１１図に示す。本装置は本発
明の構成を適用したプローブ１０と、プローブ１０のカ
ンチレバー自由端の裏面にレーザー光を照射するレーザ
ー光源４１とカンチレバーのたわみ変位による光の反射
角の変化を検出するポジションセンサー４３と、ボジシ
ョンセンサーからの信号により変位検出を行う変位検出
回路４６と、ＸＹＺ軸駆動ピエゾ素子４５と、ＸＹＺ軸
駆動ピエゾ素子をＸＹＺ方向に駆動するためのＸＹＺ駆
動用ドライバー４７と、微小開口から染み出したエバネ
ッセント光４２が試料４４表面で散乱されて出た伝播光
を検出する微小光検出器４８からなる。
【００４５】本実施例のＡＦＭ／ＳＮＯＭ複合装置によ
り、試料表面の光学的な情報と形状の情報を同時に測定
することが可能となった。また、硬いプローブの場合は
試料との接触によりダメージを受け易かったが、カンチ
レバー上に搭載することによりプローブのダメージを押
さえることが可能となった。また、接触状態で光学的な
情報を観察することによりＺ方向（高さ方向）のフィー
ドバック制御が不要なＳＮＯＭ装置を提供することがで
きた。
り、試料表面の光学的な情報と形状の情報を同時に測定
することが可能となった。また、硬いプローブの場合は
試料との接触によりダメージを受け易かったが、カンチ
レバー上に搭載することによりプローブのダメージを押
さえることが可能となった。また、接触状態で光学的な
情報を観察することによりＺ方向（高さ方向）のフィー
ドバック制御が不要なＳＮＯＭ装置を提供することがで
きた。
【００４６】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明によれ
ば、バッチプロセスで形成できるため生産性が高く、光
学的微小開口のプロセス再現性が良く、また、集積化・
小型化が容易で複数のプローブを容易に作製することが
できる。また、本発明によれば、特開平１０−２９３１
３４号公報の集積化・小型化が容易で複数のプローブを
容易に作製できるという特長を保持しつつ、導波路と微
小開口との間の光の伝達損失、および導波路における短
波長での伝達損失が小さい、光検出または照射用のプロ
ーブを実現することができる。また、本発明によれば、
導波路の壁面を鏡面化処理することにより、導波路壁に
よる光の吸収を小さくすることができる。また、本発明
によれば、導波路の光を探針に接続するミラーを凹面鏡
の形状にすることにより微小開口ヘの集光効果を持たせ
ることができる。また、本発明によれば、蓋部の形成方
法において、溝部に樹脂層を充填し、該樹脂層上に金属
膜を成膜する方法を採ることにより、作製プロセスを簡
素化することができる。
ば、バッチプロセスで形成できるため生産性が高く、光
学的微小開口のプロセス再現性が良く、また、集積化・
小型化が容易で複数のプローブを容易に作製することが
できる。また、本発明によれば、特開平１０−２９３１
３４号公報の集積化・小型化が容易で複数のプローブを
容易に作製できるという特長を保持しつつ、導波路と微
小開口との間の光の伝達損失、および導波路における短
波長での伝達損失が小さい、光検出または照射用のプロ
ーブを実現することができる。また、本発明によれば、
導波路の壁面を鏡面化処理することにより、導波路壁に
よる光の吸収を小さくすることができる。また、本発明
によれば、導波路の光を探針に接続するミラーを凹面鏡
の形状にすることにより微小開口ヘの集光効果を持たせ
ることができる。また、本発明によれば、蓋部の形成方
法において、溝部に樹脂層を充填し、該樹脂層上に金属
膜を成膜する方法を採ることにより、作製プロセスを簡
素化することができる。
【図１】実施例１によるプローブを示す図。
【図２】実施例１によるプローブの製造工程を示す図。
【図３】実施例１によるプローブの製造工程を示す図。
【図４】実施例１によるプローブの製造工程を示す図。
【図５】実施例１によるプローブの製造工程を示す図。
【図６】実施例１によるプローブの使用方法を示す図。
【図７】実施例２によるプローブを示す図。
【図８】実施例２によるプローブの製造工程を示す図。
【図９】実施例２によるプローブの製造工程を示す図。
【図１０】実施例３によるプローブの製造工程を示す
図。
図。
【図１１】実施例４によるＡＦＭ／ＳＮＯＭ複合装置の
構成を示す図。
構成を示す図。
１：探針用基板 ２：マスク層 ３：凹部 ４：剥離層 ５：探針層 ６：探針 ７：カンチレバー ８：微小開口 ９：導波路 １０：ミラー １０ｂ：凹面鏡 １１：プローブ用基板 １２：マスク層 １３：マスク層 １４：溝部 １５：蓋部 １６：接合層 １７：ポリイミド １８：アルミニウム層 １９：アルミニウム層 ２０：スクライブ溝 ２１：ＳＯＩ基板 ２２：ＳＯＩ層 ２３：酸化シリコン層 ２４：開口 ３１：光ファイバー ３２：コア ３４：ファイバー支持基板 ３５：接続用基板 ４０：プローブ ４１：レーザー光源 ４２：エバネッセント光 ４３：ポジションセンサ ４４：試料 ４５：ＸＹＺ軸駆動ピエゾ素子 ４６：変位検出回路 ４７：ＸＹＺ駆動用ドライバー ４８：微小光検出器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ１２Ｂ 21/06 Ｇ１２Ｂ 1/00 ６０１Ｃ
Claims (19)
- 【請求項１】光検出または照射用のプローブであって、
固定端部を支持体に支持された片持ち梁と、該片持ち梁
の自由端部に形成された中空の探針と、該探針の先端に
形成された微小開口と、該片持ち梁の内部に形成された
中空の導波路と、を少なくとも有することを特徴とする
プローブ。 - 【請求項２】前記導波路の横断面が、三角形であること
を特徴とする請求項１に記載のプローブ。 - 【請求項３】前記導波路の横断面が、台形であることを
特徴とする請求項１に記載のプローブ。 - 【請求項４】前記導波路の横断面が、Ｕ字形であること
を特徴とする請求項１に記載のプローブ。 - 【請求項５】前記探針が、角錐型をしていることを特徴
とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のプローブ。 - 【請求項６】前記探針の先端方向が、前記片持ち梁の長
さ方向に対して、ほぼ直交していることを特徴とする請
求項１〜４のいずれか１項に記載のプローブ。 - 【請求項７】前記片持ち梁は、その主材料がシリコンで
あることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記
載のプローブ。 - 【請求項８】前記導波路は、該導波路の中空の内部に該
導波路の光を前記探針に接続するミラーを有することを
特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載のプロー
ブ。 - 【請求項９】前記ミラーが、凹面鏡であることを特徴と
する請求項８に記載のプローブ。 - 【請求項１０】光検出または照射用のプローブの製造方
法であって、 基板を加工して溝部を形成する工程と、 前記溝部上に、開口を有する平板状の蓋部を設けて中空
の導波路を形成する工程と、 前記蓋部の開口上に、微小開口を有する中空の探針を作
製する工程と、 前記基板の一部をエッチング除去し、カンチレバーを形
成する工程と、 を少なくとも有することを特徴とするプローブの製造方
法。 - 【請求項１１】前記溝部が、基板をエッチングすること
により形成されることを特徴とする請求項１０に記載の
プローブの製造方法。 - 【請求項１２】前記溝部が、基板の結晶異方性エッチン
グにより形成されることを特徴とする請求項１１に記載
のプローブの製造方法。 - 【請求項１３】前記溝部または蓋部を鏡面化する表面処
理工程を有することを特徴とする請求項１０に記載のプ
ローブの製造方法。 - 【請求項１４】前記蓋部が、ＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ
ｏｎ Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）基板のＳＯＩ層より形成さ
れることを特徴とする請求項１０に記載のプローブの製
造方法。 - 【請求項１５】前記蓋部が、前記溝部に樹脂層を充填
し、該樹脂層上に金属膜を成膜することにより形成され
ることを特徴とする請求項１０に記載のプローブの製造
方法。 - 【請求項１６】前記蓋部の開口上に微小開口を有する中
空の探針を作製する工程が、基板上に形成された凹部に
探針材料を成膜し、該探針材料を蓋部に作製した開口上
に転写し、該探針先端に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１０に記載のプローブの製造方
法。 - 【請求項１７】請求項１〜９のいずれか１項に記載のプ
ローブ、または請求項１０〜１６のいずれか１項に記載
のプローブの製造方法によって製造されたプローブを少
なくとも一つ以上備えた表面観察装置。 - 【請求項１８】請求項１〜９のいずれか１項に記載のプ
ローブ、または請求項１０〜１６のいずれか１項に記載
のプローブの製造方法によって製造されたプローブを少
なくとも一つ以上備えた露光装置。 - 【請求項１９】請求項１〜９のいずれか１項に記載のプ
ローブ、または請求項１０〜１６のいずれか１項に記載
のプローブの製造方法によって製造されたプローブを少
なくとも一つ以上備えた情報処理装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000180894A JP2002005810A (ja) | 2000-06-16 | 2000-06-16 | プローブ及びその製造方法、表面観察装置、露光装置、情報処理装置 |
| US09/879,905 US6891151B2 (en) | 2000-06-16 | 2001-06-14 | Probe with hollow waveguide and method for producing the same |
| US11/102,662 US6982419B2 (en) | 2000-06-16 | 2005-04-11 | Probe with hollow waveguide and method for producing the same |
| US11/254,638 US7151250B2 (en) | 2000-06-16 | 2005-10-21 | Probe with hollow waveguide and method for producing the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000180894A JP2002005810A (ja) | 2000-06-16 | 2000-06-16 | プローブ及びその製造方法、表面観察装置、露光装置、情報処理装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002005810A true JP2002005810A (ja) | 2002-01-09 |
Family
ID=18681895
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000180894A Pending JP2002005810A (ja) | 2000-06-16 | 2000-06-16 | プローブ及びその製造方法、表面観察装置、露光装置、情報処理装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (3) | US6891151B2 (ja) |
| JP (1) | JP2002005810A (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005015570A1 (ja) * | 2003-08-11 | 2005-02-17 | Japan Science And Technology Agency | 透明基板を用いるプローブ顕微鏡のプローブ、その製造方法およびプローブ顕微鏡装置 |
| WO2005020243A1 (ja) * | 2003-07-16 | 2005-03-03 | Japan Science And Technology Agency | 走査型プローブ顕微鏡のプローブおよびその製造方法 |
| KR100803215B1 (ko) | 2006-08-31 | 2008-02-14 | 삼성전자주식회사 | 개구 구비 금속막과 그 형성방법, 개구 구비 금속막을포함하는 광 전송모듈 및 이를 포함하는 열보조자기기록헤드 |
| JP2008079608A (ja) * | 2006-08-31 | 2008-04-10 | Toyohashi Univ Of Technology | マイクロニードル搭載型バイオプローブ、およびマイクロニードル搭載型バイオプローブの作製方法 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2813139B1 (fr) * | 2000-08-21 | 2002-11-29 | Commissariat Energie Atomique | Dispositif d'ecriture/lecture de donnees numeriques a controle optique |
| JP3793430B2 (ja) * | 2001-07-18 | 2006-07-05 | 株式会社日立製作所 | 近接場光を用いた光学装置 |
| TWI265286B (en) * | 2004-06-18 | 2006-11-01 | Hon Hai Prec Ind Co Ltd | Atomic force microscope and method for operating the same |
| JP2006039260A (ja) * | 2004-07-28 | 2006-02-09 | Sii Nanotechnology Inc | 原子間力顕微鏡を用いたフォトマスクのパーティクル除去方法 |
| JP5172331B2 (ja) * | 2005-03-31 | 2013-03-27 | 独立行政法人科学技術振興機構 | 走査型プローブ顕微鏡用カンチレバー及びそれを具備する走査型プローブ顕微鏡 |
| US7477809B1 (en) * | 2007-07-31 | 2009-01-13 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Photonic guiding device |
| US7499615B2 (en) * | 2007-08-01 | 2009-03-03 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | System and methods for routing optical signals |
| US7876114B2 (en) * | 2007-08-08 | 2011-01-25 | Cascade Microtech, Inc. | Differential waveguide probe |
| DE102007052610A1 (de) * | 2007-11-05 | 2009-05-07 | Advanced Micro Devices, Inc., Sunnyvale | Nanosondenspitze für fortschrittliche Rastersondenmikroskopie mit einem Schichtsondenmaterial, das durch Lithographie und/oder durch lonenstrahltechniken strukturiert ist |
| US9021611B2 (en) * | 2009-02-18 | 2015-04-28 | Northwestern University | Beam pen lithography |
| US9175605B2 (en) * | 2009-12-29 | 2015-11-03 | Rolls-Royce Corporation | Gas turbine engine surge margin bleed power recuperation |
| US8394625B2 (en) * | 2010-05-02 | 2013-03-12 | Angelo Gaitas | Lab-on-a-pipette |
| GB201201640D0 (en) * | 2012-01-31 | 2012-03-14 | Infinitesima Ltd | Photothermal probe actuation |
| SG11201503354XA (en) | 2012-10-29 | 2015-06-29 | Univ Northwestern | Heat actuated and projected lithography systems and methods |
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