JP2002014030A - 近視野光プローブとその製造方法、およびその近視野光プローブを用いた近視野光装置 - Google Patents
近視野光プローブとその製造方法、およびその近視野光プローブを用いた近視野光装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 強度の大きな近視野光を照射または／および
検出することができ、Ｓ／Ｎ比の大きな光学像を取得す
ることができる近視野光プローブ、および、その製造方
法や近視野光装置を得ること。 【解決手段】 近視野光プローブ１０００は、片持ち梁
状のカンチレバー２と、カンチレバー２を支持する基部
３と、カンチレバー２上に形成された錘状のチップ１
と、チップ１の先端に形成された微小開口５と、カンチ
レバー２の基部３とは反対側の面と、チップ１の微小開
口５以外の部分に形成された遮光膜４からなり、チップ
１とカンチレバー２が、微小開口５において発生および
／あるいは検出する光の波長に対して透過率の高い透明
材料を用いて形成され、チップ１が透明材料で充填され
ている構成とする。
検出することができ、Ｓ／Ｎ比の大きな光学像を取得す
ることができる近視野光プローブ、および、その製造方
法や近視野光装置を得ること。 【解決手段】 近視野光プローブ１０００は、片持ち梁
状のカンチレバー２と、カンチレバー２を支持する基部
３と、カンチレバー２上に形成された錘状のチップ１
と、チップ１の先端に形成された微小開口５と、カンチ
レバー２の基部３とは反対側の面と、チップ１の微小開
口５以外の部分に形成された遮光膜４からなり、チップ
１とカンチレバー２が、微小開口５において発生および
／あるいは検出する光の波長に対して透過率の高い透明
材料を用いて形成され、チップ１が透明材料で充填され
ている構成とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、試料の微細領域
における光学特性を観察、計測、加工する近視野光プロ
ーブとその製造方法に関する。
における光学特性を観察、計測、加工する近視野光プロ
ーブと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、先鋭化された先端に微小開口を有す
る光媒体をプローブとして用い、先端および微小開口を
光の波長以下まで測定試料に近づけることで、試料の光
学特性や形状を高分解能で測定している。この装置で
は、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
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、先鋭化された先端に微小開口を有す
る光媒体をプローブとして用い、先端および微小開口を
光の波長以下まで測定試料に近づけることで、試料の光
学特性や形状を高分解能で測定している。この装置で
は、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
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（特開平７−１
７４５４２号公報）。図１６は、従来例の光ファイバー
プローブを示す構成図である。この光ファイバープロー
ブは、周囲が金属膜被覆５０２で覆われた光ファイバー
５０１を用いている。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。
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（特開平７−１
７４５４２号公報）。図１６は、従来例の光ファイバー
プローブを示す構成図である。この光ファイバープロー
ブは、周囲が金属膜被覆５０２で覆われた光ファイバー
５０１を用いている。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。
【０００４】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
が均一であるという特徴を有している。ＡＦＭで使用さ
れるマイクロカンチレバーのチップ先端に微小開口を形
成することによって、図１７に示すように、チップ５０
５、レバー５０６、基部５０７、微小開口５０８および
遮光膜５０９からなるSNOM用プローブが知られている
（S. Munster et. al., Novel micromachined cantil
ever sensors for scanning near-field optical micro
scopy, Journal of Microscopy, vol.186, pp17-22, 19
97）。ここで、チップ５０５およびレバー５０６は窒化
珪素やシリコンで形成されている。このＳＮＯＭ用プロ
ーブに図１７中Lightで示されるように光を入射するこ
とによって、微小開口５０８から近視野光を照射するこ
とができる。
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
が均一であるという特徴を有している。ＡＦＭで使用さ
れるマイクロカンチレバーのチップ先端に微小開口を形
成することによって、図１７に示すように、チップ５０
５、レバー５０６、基部５０７、微小開口５０８および
遮光膜５０９からなるSNOM用プローブが知られている
（S. Munster et. al., Novel micromachined cantil
ever sensors for scanning near-field optical micro
scopy, Journal of Microscopy, vol.186, pp17-22, 19
97）。ここで、チップ５０５およびレバー５０６は窒化
珪素やシリコンで形成されている。このＳＮＯＭ用プロ
ーブに図１７中Lightで示されるように光を入射するこ
とによって、微小開口５０８から近視野光を照射するこ
とができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図１６
に示す従来の光ファイバープローブは、一本ずつ手作り
で作製されるため量産性が悪い。また、光ファイバー５
０１を光伝搬体として用いているため、波長による伝搬
特性の差が大きく、分光分析に用いることが困難であ
る。
に示す従来の光ファイバープローブは、一本ずつ手作り
で作製されるため量産性が悪い。また、光ファイバー５
０１を光伝搬体として用いているため、波長による伝搬
特性の差が大きく、分光分析に用いることが困難であ
る。
【０００６】また、図１７に示したＳＮＯＭ用プローブ
は、シリコンプロセスによって大量生産が容易である
が、チップ部分の窪みに空気中の埃をはじめとする異物
が侵入しやすいため、微小開口から照射される近視野光
の強度が安定しない問題があった。また、チップの位置
がカンチレバーの先端に形成されている場合、微小開口
に光を導入する際に入射光のスポットがカンチレバーか
らはみ出してしまい、また、試料からの光信号を微小開
口によって検出する際には、チップ先端部分以外の光信
号を検出してしまう。したがって、ＳＮＯＭの光像のＳ
／Ｎ比が悪くなるという問題があった。また、シリコン
の異方性エッチングによって形成したモールドを用いて
チップを形成するため、チップ先端の先端角が約７０゜
と固定されてしまうため、微小開口から照射される近視
野光の強度を大きくできないといった問題がある。ま
た、レバー５０６やチップ５０５は、入射光や微小開口
で検出した光の波長に対する反射率が小さい材料で構成
される。図１７に示したＳＮＯＭ用プローブは、それら
の構造材料が光路中にあるため、入射光や検出光の強度
が構造材料上で反射することによって減衰し、微小開口
５０８から照射される近視野光および微小開口５０８で
検出した光の強度が小さくなるという問題もあった。
は、シリコンプロセスによって大量生産が容易である
が、チップ部分の窪みに空気中の埃をはじめとする異物
が侵入しやすいため、微小開口から照射される近視野光
の強度が安定しない問題があった。また、チップの位置
がカンチレバーの先端に形成されている場合、微小開口
に光を導入する際に入射光のスポットがカンチレバーか
らはみ出してしまい、また、試料からの光信号を微小開
口によって検出する際には、チップ先端部分以外の光信
号を検出してしまう。したがって、ＳＮＯＭの光像のＳ
／Ｎ比が悪くなるという問題があった。また、シリコン
の異方性エッチングによって形成したモールドを用いて
チップを形成するため、チップ先端の先端角が約７０゜
と固定されてしまうため、微小開口から照射される近視
野光の強度を大きくできないといった問題がある。ま
た、レバー５０６やチップ５０５は、入射光や微小開口
で検出した光の波長に対する反射率が小さい材料で構成
される。図１７に示したＳＮＯＭ用プローブは、それら
の構造材料が光路中にあるため、入射光や検出光の強度
が構造材料上で反射することによって減衰し、微小開口
５０８から照射される近視野光および微小開口５０８で
検出した光の強度が小さくなるという問題もあった。
【０００７】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、チップ部分に異物が侵入せずに安
定した近視野光の強度が得られ、漏れ光を遮断して光像
のＳ／Ｎ比を向上させ、大きな近視野光強度を得ること
ができる前記近視野光プローブとその製造方法を提供す
ることを目的とする。
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、チップ部分に異物が侵入せずに安
定した近視野光の強度が得られ、漏れ光を遮断して光像
のＳ／Ｎ比を向上させ、大きな近視野光強度を得ること
ができる前記近視野光プローブとその製造方法を提供す
ることを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】そこで、本発明では、近
視野光を発生および／あるいは検出することで、試料の
微小領域における光学情報を観察、計測する近視野光プ
ローブにおいて、カンチレバーと、カンチレバーを支持
する基部と、カンチレバーの基部とは反対側の面に形成
された錘状のチップと、チップの先端に形成された微小
開口と、カンチレバーの基部とは反対側の面と、チップ
の微小開口以外の部分に形成された遮光膜からなり、チ
ップとカンチレバーが微小開口において発生および／あ
るいは検出する光の波長に対して透過率の高い透明材料
を用いて形成され、チップが透明材料で充填されている
構成とした。したがって、本発明の近視野光プローブ
は、微小開口に光を導入することによって試料に対して
近視野光を照射すること、または／および、微小開口に
よって試料の微小領域における光学情報を検出すること
が可能である。
視野光を発生および／あるいは検出することで、試料の
微小領域における光学情報を観察、計測する近視野光プ
ローブにおいて、カンチレバーと、カンチレバーを支持
する基部と、カンチレバーの基部とは反対側の面に形成
された錘状のチップと、チップの先端に形成された微小
開口と、カンチレバーの基部とは反対側の面と、チップ
の微小開口以外の部分に形成された遮光膜からなり、チ
ップとカンチレバーが微小開口において発生および／あ
るいは検出する光の波長に対して透過率の高い透明材料
を用いて形成され、チップが透明材料で充填されている
構成とした。したがって、本発明の近視野光プローブ
は、微小開口に光を導入することによって試料に対して
近視野光を照射すること、または／および、微小開口に
よって試料の微小領域における光学情報を検出すること
が可能である。
【０００９】また、チップが透明材料で充填されている
ため、チップに異物が侵入することがなく、安定した強
度をもつ近視野光の照射または／及び検出を行うことが
できる。さらに、透明体の屈折率は、空気の屈折率より
も大きいため、微小開口を透過する近視野光の光量を多
くすることができる。
ため、チップに異物が侵入することがなく、安定した強
度をもつ近視野光の照射または／及び検出を行うことが
できる。さらに、透明体の屈折率は、空気の屈折率より
も大きいため、微小開口を透過する近視野光の光量を多
くすることができる。
【００１０】また、チップとカンチレバーが同一の透明
材料で形成されている構成とした。したがって、チップ
とカンチレバーの界面における反射がないため、効率よ
く微小開口への光入射や微小開口からの光情報の検出を
行うことができる。また、製造工程において一度に透明
材料を形成することができるため、製造方法が容易にな
る。さらに、透明材料が、二酸化ケイ素である構成とし
た。二酸化ケイ素は、可視光領域において透過率が高い
材料の一つであるため、効率よく近視野光を発生したり
検出することができる。また、二酸化ケイ素は、シリコ
ンプロセスにおいて一般的に使用される材料であるた
め、形状制御性が良く、かつ、量産性が良い。
材料で形成されている構成とした。したがって、チップ
とカンチレバーの界面における反射がないため、効率よ
く微小開口への光入射や微小開口からの光情報の検出を
行うことができる。また、製造工程において一度に透明
材料を形成することができるため、製造方法が容易にな
る。さらに、透明材料が、二酸化ケイ素である構成とし
た。二酸化ケイ素は、可視光領域において透過率が高い
材料の一つであるため、効率よく近視野光を発生したり
検出することができる。また、二酸化ケイ素は、シリコ
ンプロセスにおいて一般的に使用される材料であるた
め、形状制御性が良く、かつ、量産性が良い。
【００１１】また、チップとカンチレバーを光学的特性
が異なる透明材料で形成する構成とした。したがって、
例えばカンチレバーを二酸化ケイ素で形成し、チップを
ダイヤモンドで形成すると、二酸化ケイ素の加工性の良
さにより、カンチレバーの共振周波数などの機械的特性
を精度よく制御でき、かつ、ダイヤモンドの耐摩耗性の
良さによってチップの耐摩耗性を向上させることができ
る。さらに、透明材料において、ダイヤモンドは透過率
が高く、屈折率が非常に大きな材料の一つであり、微小
開口を透過する近視野光の光量を多くすることができ
る。
が異なる透明材料で形成する構成とした。したがって、
例えばカンチレバーを二酸化ケイ素で形成し、チップを
ダイヤモンドで形成すると、二酸化ケイ素の加工性の良
さにより、カンチレバーの共振周波数などの機械的特性
を精度よく制御でき、かつ、ダイヤモンドの耐摩耗性の
良さによってチップの耐摩耗性を向上させることができ
る。さらに、透明材料において、ダイヤモンドは透過率
が高く、屈折率が非常に大きな材料の一つであり、微小
開口を透過する近視野光の光量を多くすることができ
る。
【００１２】また、チップが円錐形状である構成とし
た。したがって、微小開口の外形が円となり、入射光の
偏光特性を制御することにより、任意の偏光特性をもつ
近視野光を前記微小開口から照射することができる。
た。したがって、微小開口の外形が円となり、入射光の
偏光特性を制御することにより、任意の偏光特性をもつ
近視野光を前記微小開口から照射することができる。
【００１３】また、チップが錘体の側面の角度が異なる
複数の錘体からなる構成とした。したがって、チップの
先端角を小さくし、チップの途中までのテーパー角を大
きくすることによって、凹凸像と光像の高分解能化と近
視野光の高発生効率を同時に満たす前記近視野光プロー
ブを提供することができる。同様に、微小開口によって
試料の微小領域における光学情報を検出するコレクショ
ンモードにおいても、検出効率を向上させることが可能
である。
複数の錘体からなる構成とした。したがって、チップの
先端角を小さくし、チップの途中までのテーパー角を大
きくすることによって、凹凸像と光像の高分解能化と近
視野光の高発生効率を同時に満たす前記近視野光プロー
ブを提供することができる。同様に、微小開口によって
試料の微小領域における光学情報を検出するコレクショ
ンモードにおいても、検出効率を向上させることが可能
である。
【００１４】カンチレバーに、微小開口に入射光を集光
するためのまたは／および微小開口で検出した光をコリ
メートするためのレンズを備えている構成とし、レンズ
が、カンチレバーの基部側に形成されたフレネルレンズ
やカンチレバー内の屈折率分布を制御して形成される屈
折率分布型レンズである構成とした。したがって、微小
開口に入射する光量を大きくする事ができるため、微小
開口から照射される近視野光の強度を大きくすることが
できる。また、微小開口によって検出された光をコリメ
ートし、集光レンズによって検出器に導くことによっ
て、試料の光学情報を効率よく検出することができる。
するためのまたは／および微小開口で検出した光をコリ
メートするためのレンズを備えている構成とし、レンズ
が、カンチレバーの基部側に形成されたフレネルレンズ
やカンチレバー内の屈折率分布を制御して形成される屈
折率分布型レンズである構成とした。したがって、微小
開口に入射する光量を大きくする事ができるため、微小
開口から照射される近視野光の強度を大きくすることが
できる。また、微小開口によって検出された光をコリメ
ートし、集光レンズによって検出器に導くことによっ
て、試料の光学情報を効率よく検出することができる。
【００１５】また、チップの先端が遮光膜の端面と略同
一平面内に位置する構成とした。したがって、微小開口
と試料の距離を非常に短くすることができるため、微小
開口から照射または／および微小開口によって検出され
る近視野光を効率よく伝搬光に変換することができ、光
学像のＳ／Ｎ比を向上させることができる。また、光学
像の分解能が向上する。
一平面内に位置する構成とした。したがって、微小開口
と試料の距離を非常に短くすることができるため、微小
開口から照射または／および微小開口によって検出され
る近視野光を効率よく伝搬光に変換することができ、光
学像のＳ／Ｎ比を向上させることができる。また、光学
像の分解能が向上する。
【００１６】また、チップの先端が遮光膜の端面よりも
突出しており、その突出量が、微小開口への入射光、ま
たは／及び、微小開口で検出した光の波長の半分以下で
ある構成とした。したがって、チップの先端半径が小さ
いため、走査型プローブ顕微鏡の凹凸像や光像の解像度
を向上させることができる。さらに、チップの先端と微
小開口の中心位置が一致するため凹凸像と光像の位置ず
れ非常に小さい。
突出しており、その突出量が、微小開口への入射光、ま
たは／及び、微小開口で検出した光の波長の半分以下で
ある構成とした。したがって、チップの先端半径が小さ
いため、走査型プローブ顕微鏡の凹凸像や光像の解像度
を向上させることができる。さらに、チップの先端と微
小開口の中心位置が一致するため凹凸像と光像の位置ず
れ非常に小さい。
【００１７】また、チップの高さをＨ、カンチレバーの
傾斜角度をθ１、チップへの入射光のカンチレバー上で
のスポット径または／および微小開口によって検出し、
検出器に入射する光のカンチレバー上でのスポット径を
Ｒ１、チップの中心からカンチレバーの自由端までの距
離をＬ１としたとき、 Ｒ１ ＜ Ｌ１ ＜ Ｈ／ｔａｎθ１ を満たすＬ１を有する構成とした。また、カンチレバー
の先端が、チップ側から基部側に広がるような傾斜部を
有している構成とした。また、カンチレバーの側面が、
チップ側から基部側に広がるような傾斜部を有している
構成とした。さらに、カンチレバーの先端に、基部側に
突出するように形成された薄板状の連結部が形成され、
連結部からカンチレバーと略平行に伸びる薄板状のひさ
し部が形成されている構成とした。
傾斜角度をθ１、チップへの入射光のカンチレバー上で
のスポット径または／および微小開口によって検出し、
検出器に入射する光のカンチレバー上でのスポット径を
Ｒ１、チップの中心からカンチレバーの自由端までの距
離をＬ１としたとき、 Ｒ１ ＜ Ｌ１ ＜ Ｈ／ｔａｎθ１ を満たすＬ１を有する構成とした。また、カンチレバー
の先端が、チップ側から基部側に広がるような傾斜部を
有している構成とした。また、カンチレバーの側面が、
チップ側から基部側に広がるような傾斜部を有している
構成とした。さらに、カンチレバーの先端に、基部側に
突出するように形成された薄板状の連結部が形成され、
連結部からカンチレバーと略平行に伸びる薄板状のひさ
し部が形成されている構成とした。
【００１８】このような構成により、チップの先端が試
料に近接でき、かつ、入射光、または／および、微小開
口で検出した光以外を完全に遮光することができるた
め、凹凸像と光像を安定して取得することができる。
料に近接でき、かつ、入射光、または／および、微小開
口で検出した光以外を完全に遮光することができるた
め、凹凸像と光像を安定して取得することができる。
【００１９】また、前記近視野光プローブはシリコンプ
ロセスを用いて作製できるため、量産性が高く、形状再
現性もよい。また、近視野光プローブの製造工程におい
て、前記カンチレバーの外形を形成する工程が前記傾斜
部を形成するための等方性エッチングを含むこととし
た。また、前記近視野光プローブの製造工程において、
前記連結部と前記ひさし部を形成する工程が、基板に段
差を形成する工程と、前記基板に前記透明材料を堆積す
る工程を含む工程とした。したがって、前記近視野光プ
ローブを容易に製造できる。
ロセスを用いて作製できるため、量産性が高く、形状再
現性もよい。また、近視野光プローブの製造工程におい
て、前記カンチレバーの外形を形成する工程が前記傾斜
部を形成するための等方性エッチングを含むこととし
た。また、前記近視野光プローブの製造工程において、
前記連結部と前記ひさし部を形成する工程が、基板に段
差を形成する工程と、前記基板に前記透明材料を堆積す
る工程を含む工程とした。したがって、前記近視野光プ
ローブを容易に製造できる。
【００２０】また、近視野光プローブを用いる近視野光
装置において、微小開口へ光を導入あるいは微小開口か
らの光を検出する導入／検出光学系と、微小開口と試料
との距離を検出する検出手段と、試料および／あるいは
近視野光プローブを微動させる微動機構を有し、検出手
段が光てこ法を用い、導入／検出光学系のレンズと検出
手段のミラーとが一体化している構成とした。
装置において、微小開口へ光を導入あるいは微小開口か
らの光を検出する導入／検出光学系と、微小開口と試料
との距離を検出する検出手段と、試料および／あるいは
近視野光プローブを微動させる微動機構を有し、検出手
段が光てこ法を用い、導入／検出光学系のレンズと検出
手段のミラーとが一体化している構成とした。
【００２１】また、近視野光プローブを用いる近視野光
装置において、微小開口へ光を導入あるいは微小開口か
らの光を検出する導入／検出光学系と、微小開口と試料
との距離を検出する検出手段と、試料および／あるいは
近視野光プローブを微動させる微動機構を有し、検出手
段がカンチレバーと略垂直な面内に光源と光検出器を有
する構成とした。
装置において、微小開口へ光を導入あるいは微小開口か
らの光を検出する導入／検出光学系と、微小開口と試料
との距離を検出する検出手段と、試料および／あるいは
近視野光プローブを微動させる微動機構を有し、検出手
段がカンチレバーと略垂直な面内に光源と光検出器を有
する構成とした。
【００２２】また、光検出器が光源から出射した光のカ
ンチレバーでの反射光を検出する構成とした。
ンチレバーでの反射光を検出する構成とした。
【００２３】また、光検出器が光源から出射した光のカ
ンチレバーでの回折光を検出する構成とした。
ンチレバーでの回折光を検出する構成とした。
【００２４】従って、検出手段と前記導入／検出光学系
とが干渉することなく、大きなＮＡを有する導入／検出
光学系を用いることができるため、微小開口から光強度
の大きな近視野光を出射することや、逆に、微小開口か
らの光を効率よく検出することが可能となる。
とが干渉することなく、大きなＮＡを有する導入／検出
光学系を用いることができるため、微小開口から光強度
の大きな近視野光を出射することや、逆に、微小開口か
らの光を効率よく検出することが可能となる。
【００２５】また、近視野光プローブを用いる近視野光
装置において、微小開口へ光を導入あるいは微小開口か
らの光を検出する導入／検出光学系と、微小開口と試料
との距離を検出する検出手段と、試料および／あるいは
近視野光プローブを微動させる微動機構を有し、検出手
段がカンチレバーに接近して配置された光ファイバーと
カンチレバー間での干渉を検出する構成とした。
装置において、微小開口へ光を導入あるいは微小開口か
らの光を検出する導入／検出光学系と、微小開口と試料
との距離を検出する検出手段と、試料および／あるいは
近視野光プローブを微動させる微動機構を有し、検出手
段がカンチレバーに接近して配置された光ファイバーと
カンチレバー間での干渉を検出する構成とした。
【００２６】また、近視野光プローブを用いる近視野光
装置において、微小開口へ光を導入あるいは微小開口か
らの光を検出する導入／検出光学系と、微小開口と試料
との距離を検出する検出手段と、試料および／あるいは
近視野光プローブを微動させる微動機構を有し、検出手
段が近視野光プローブに設けられたカンチレバーの変位
検出手段である構成とした。
装置において、微小開口へ光を導入あるいは微小開口か
らの光を検出する導入／検出光学系と、微小開口と試料
との距離を検出する検出手段と、試料および／あるいは
近視野光プローブを微動させる微動機構を有し、検出手
段が近視野光プローブに設けられたカンチレバーの変位
検出手段である構成とした。
【００２７】従って、検出手段と導入／検出光学系とが
干渉することなく、大きなＮＡを有する導入／検出光学
系を用いることができるため、微小開口から光強度の大
きな近視野光を出射することや、逆に、微小開口からの
光を効率よく検出することが可能となる。その上、検出
手段が小型軽量であるため、近視野光プローブを微動機
構で高速に動かすことが可能となる。
干渉することなく、大きなＮＡを有する導入／検出光学
系を用いることができるため、微小開口から光強度の大
きな近視野光を出射することや、逆に、微小開口からの
光を効率よく検出することが可能となる。その上、検出
手段が小型軽量であるため、近視野光プローブを微動機
構で高速に動かすことが可能となる。
【００２８】また、近視野光プローブを用いる近視野光
装置において、微小開口へ光を導入あるいは微小開口か
らの光を検出する導入／検出光学系と、微小開口と試料
との距離を検出する検出手段と、試料および／あるいは
近視野光プローブを微動させる微動機構を有し、導入／
検出光学系が先端にレンズ機能を設けた光ファイバーを
有する構成とした。
装置において、微小開口へ光を導入あるいは微小開口か
らの光を検出する導入／検出光学系と、微小開口と試料
との距離を検出する検出手段と、試料および／あるいは
近視野光プローブを微動させる微動機構を有し、導入／
検出光学系が先端にレンズ機能を設けた光ファイバーを
有する構成とした。
【００２９】従って、検出手段と導入／検出光学系とが
干渉することなく、微小開口から光強度の大きな近視野
光を出射することや、逆に、微小開口からの光を効率よ
く検出することが可能となる。その上、導入／検出光学
系が非常に小型軽量であるため、近視野光プローブを微
動機構で高速に動かすことが可能となる。
干渉することなく、微小開口から光強度の大きな近視野
光を出射することや、逆に、微小開口からの光を効率よ
く検出することが可能となる。その上、導入／検出光学
系が非常に小型軽量であるため、近視野光プローブを微
動機構で高速に動かすことが可能となる。
【００３０】また、カンチレバー上に、カンチレバーの
固定端よりも自由端側に、前記チップとは別の凸部を有
することを特徴とする近視野光プローブとした。また、
凸部が、カンチレバー上の前記チップが形成された側の
前記チップよりも固定端側に形成されていることを特徴
とする近視野光プローブとした。
固定端よりも自由端側に、前記チップとは別の凸部を有
することを特徴とする近視野光プローブとした。また、
凸部が、カンチレバー上の前記チップが形成された側の
前記チップよりも固定端側に形成されていることを特徴
とする近視野光プローブとした。
【００３１】したがって、近視野光プローブ共振周波数
を低くすることができ、光像のＳ／Ｎ比を向上させるこ
とができる。また、バネ定数を大きくすることができる
ために、遮光領域を設けたことで生じるエアダンピング
による影響を低減でき、安定した動作特性を有する近視
野光プローブが得られる。
を低くすることができ、光像のＳ／Ｎ比を向上させるこ
とができる。また、バネ定数を大きくすることができる
ために、遮光領域を設けたことで生じるエアダンピング
による影響を低減でき、安定した動作特性を有する近視
野光プローブが得られる。
【００３２】また、前記凸部が、カンチレバー上の前記
チップが形成された側と反対側に形成されていることを
特徴とする近視野光プローブとした。
チップが形成された側と反対側に形成されていることを
特徴とする近視野光プローブとした。
【００３３】したがって、起伏の大きな試料の観察にお
いて、前記凸部が試料と接触することがない近視野光プ
ローブが得られる。
いて、前記凸部が試料と接触することがない近視野光プ
ローブが得られる。
【００３４】また、近視野光プローブの製造工程におい
て、前記凸部と前記チップを同時に形成する工程を含む
こととした。近視野光プローブの製造工程において、凸
部を形成するための型を形成する工程と、型に凸部とな
る材料を堆積する工程と、凸部となる材料を平坦化し型
に凸部となる材料を埋め込む工程と、凸部となる材料が
埋め込まれた基板上にチップを形成する工程を含むこと
した。また、前記凸部となる材料を平坦化し型に凸部と
なる材料を埋め込む工程が、研磨工程であることとし
た。
て、前記凸部と前記チップを同時に形成する工程を含む
こととした。近視野光プローブの製造工程において、凸
部を形成するための型を形成する工程と、型に凸部とな
る材料を堆積する工程と、凸部となる材料を平坦化し型
に凸部となる材料を埋め込む工程と、凸部となる材料が
埋め込まれた基板上にチップを形成する工程を含むこと
した。また、前記凸部となる材料を平坦化し型に凸部と
なる材料を埋め込む工程が、研磨工程であることとし
た。
【００３５】したがって、共振周波数が低く、バネ定数
の大きな近視野光プローブを大量生産性良く製造する事
ができ、近視野光プローブを安価で提供することができ
る。
の大きな近視野光プローブを大量生産性良く製造する事
ができ、近視野光プローブを安価で提供することができ
る。
【００３６】
【発明の実施の形態】以下、本発明の近視野光デバイス
とその製造方法について、添付の図面を参照して詳細に
説明する。 （実施例１）図１は、本発明の実施例１に係る近視野光
プローブ１０００の概略図である。本発明による近視野
光プローブ１０００は、チップ１、レバー２、基部３、
遮光膜４、および微小開口５を備えている。錘状のチッ
プ１および薄板の片持ち梁であるレバー２は一体に形成
されており、チップ１は基部３から真っ直ぐに突き出た
レバー２上に基部３とは反対側の面に形成される。遮光
膜４はレバー２の基部３とは反対の面とチップ１の表面
に形成される。レバー２の基部３とは反対の面すべてに
遮光膜４を形成する必要は無いが、その方が好ましい。
微小開口５は、チップ１の遮光膜４が無い部分である。
チップ１の頂点は遮光膜４の端面よりも突出している。
また、チップ１の先端は、遮光膜４の端面と同一平面内
に位置していても良い。近視野光プローブ１０００に外
部から入射光９９９を導入することによって、近視野光
プローブ１０００は、微小開口５から近視野光を照射す
ることができる。また、微小開口５によって、試料の光
情報を検出することも可能である。さらに、微小開口５
からの近視野光照射と微小開口での試料の光情報の検出
を同時に行うことも可能である。
とその製造方法について、添付の図面を参照して詳細に
説明する。 （実施例１）図１は、本発明の実施例１に係る近視野光
プローブ１０００の概略図である。本発明による近視野
光プローブ１０００は、チップ１、レバー２、基部３、
遮光膜４、および微小開口５を備えている。錘状のチッ
プ１および薄板の片持ち梁であるレバー２は一体に形成
されており、チップ１は基部３から真っ直ぐに突き出た
レバー２上に基部３とは反対側の面に形成される。遮光
膜４はレバー２の基部３とは反対の面とチップ１の表面
に形成される。レバー２の基部３とは反対の面すべてに
遮光膜４を形成する必要は無いが、その方が好ましい。
微小開口５は、チップ１の遮光膜４が無い部分である。
チップ１の頂点は遮光膜４の端面よりも突出している。
また、チップ１の先端は、遮光膜４の端面と同一平面内
に位置していても良い。近視野光プローブ１０００に外
部から入射光９９９を導入することによって、近視野光
プローブ１０００は、微小開口５から近視野光を照射す
ることができる。また、微小開口５によって、試料の光
情報を検出することも可能である。さらに、微小開口５
からの近視野光照射と微小開口での試料の光情報の検出
を同時に行うことも可能である。
【００３７】チップ１およびレバー２は、走査型近視野
顕微鏡で用いられる入射光９９９の波長に対して透明な
材料で形成される。入射光９９９の波長が可視領域の場
合、二酸化珪素やダイヤモンドなどの誘電体や、ポリイ
ミドをはじめとするポリマーがある。また、入射光９９
９の波長が紫外領域では、チップ１およびレバー２の材
料として、二フッ化マグネシウムや二酸化珪素などの誘
電体がある。また、入射光９９９の波長が赤外領域の場
合、チップ１およびレバー２の材料として、ジンクセレ
ンやシリコンなどがある。基部３の材料は、シリコンや
二酸化珪素などの誘電体や、アルミニウムやチタンなど
の金属である。遮光膜４の材料は、アルミニウムや金な
どの入射光９９９、または／および、微小開口５によっ
て検出した光の波長に対する遮光率の高い材料で形成さ
れる。
顕微鏡で用いられる入射光９９９の波長に対して透明な
材料で形成される。入射光９９９の波長が可視領域の場
合、二酸化珪素やダイヤモンドなどの誘電体や、ポリイ
ミドをはじめとするポリマーがある。また、入射光９９
９の波長が紫外領域では、チップ１およびレバー２の材
料として、二フッ化マグネシウムや二酸化珪素などの誘
電体がある。また、入射光９９９の波長が赤外領域の場
合、チップ１およびレバー２の材料として、ジンクセレ
ンやシリコンなどがある。基部３の材料は、シリコンや
二酸化珪素などの誘電体や、アルミニウムやチタンなど
の金属である。遮光膜４の材料は、アルミニウムや金な
どの入射光９９９、または／および、微小開口５によっ
て検出した光の波長に対する遮光率の高い材料で形成さ
れる。
【００３８】チップ１の高さは、数μｍ〜１０数μｍで
ある。レバー２の長さは数十μｍから数千μｍである。
また、レバー２の厚みは、数μｍ程度である。遮光膜４
の厚さは遮光率によって異なるが、数十ｎｍから数百ｎ
ｍである。図１中、下面からみた微小開口５の大きさお
よび形状は、直径が入射光９９９、または／および、微
小開口５によって検出した光の波長以下の円、または、
その円に内接する多角形である。
ある。レバー２の長さは数十μｍから数千μｍである。
また、レバー２の厚みは、数μｍ程度である。遮光膜４
の厚さは遮光率によって異なるが、数十ｎｍから数百ｎ
ｍである。図１中、下面からみた微小開口５の大きさお
よび形状は、直径が入射光９９９、または／および、微
小開口５によって検出した光の波長以下の円、または、
その円に内接する多角形である。
【００３９】図２に、近視野光プローブ１０００のチッ
プ１の近傍が試料６に近接した状態を示した側面図を示
す。なお、簡単のため遮光膜４は省略している。近視野
光プローブ１０００は、角度θ１だけ傾いた状態で試料
６に近接している。ここで、チップ１の高さをＨ、チッ
プ１の先端からレバー２の先端までの距離をＬ１とする
と、 Ｌ１ ＝ Ｈ／ｔａｎθ１ …（1） の時に、チップ１とレバー２の先端が同時に試料６に接
触するため、走査型プローブ顕微鏡用のプローブとして
使用することができない。従って、近視野光プローブ１
０００は、 Ｌ１ ＜ Ｈ／ｔａｎθ１ …（２） を満たさなければならない。入射光９９９を近視野光プ
ローブ１０００に入射する際に、光信号のＳ／Ｎ比を向
上させるためには、入射光９９９のレバー２上でのスポ
ットの半径をＲ１とすると、 Ｒ１ ＜ Ｌ１ …（３） を満たす遮光領域を設けなければならない。従って、Ｌ
１は、 Ｒ１ ＜ Ｌ１ ＜ Ｈ／ｔａｎθ１ …（４） を満たさなければならない。
プ１の近傍が試料６に近接した状態を示した側面図を示
す。なお、簡単のため遮光膜４は省略している。近視野
光プローブ１０００は、角度θ１だけ傾いた状態で試料
６に近接している。ここで、チップ１の高さをＨ、チッ
プ１の先端からレバー２の先端までの距離をＬ１とする
と、 Ｌ１ ＝ Ｈ／ｔａｎθ１ …（1） の時に、チップ１とレバー２の先端が同時に試料６に接
触するため、走査型プローブ顕微鏡用のプローブとして
使用することができない。従って、近視野光プローブ１
０００は、 Ｌ１ ＜ Ｈ／ｔａｎθ１ …（２） を満たさなければならない。入射光９９９を近視野光プ
ローブ１０００に入射する際に、光信号のＳ／Ｎ比を向
上させるためには、入射光９９９のレバー２上でのスポ
ットの半径をＲ１とすると、 Ｒ１ ＜ Ｌ１ …（３） を満たす遮光領域を設けなければならない。従って、Ｌ
１は、 Ｒ１ ＜ Ｌ１ ＜ Ｈ／ｔａｎθ１ …（４） を満たさなければならない。
【００４０】本発明の実施例１に関わる近視野光プロー
ブ１０００を搭載した走査型プローブ顕微鏡２００００
の構成を図３に示す。ここでは簡単のため近視野光プロ
ーブ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２００００は、
図１に示した近視野光プローブ１０００と、光情報測定
用の光源６０１と、光源６０１の前面に配置したレンズ
６０２と、レンズ６０２で集光した光を近視野光プロー
ブ１０００まで伝搬する光ファイバ６０３と、試料６１
０の下方に配置されチップ１０の先端で発生した伝搬光
を反射するプリズム６１１と、プリズム６１１で反射し
た伝搬光を集光するレンズ６１４と、集光した伝搬光を
受光する光検出部６０９と、を備えている。
ブ１０００を搭載した走査型プローブ顕微鏡２００００
の構成を図３に示す。ここでは簡単のため近視野光プロ
ーブ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２００００は、
図１に示した近視野光プローブ１０００と、光情報測定
用の光源６０１と、光源６０１の前面に配置したレンズ
６０２と、レンズ６０２で集光した光を近視野光プロー
ブ１０００まで伝搬する光ファイバ６０３と、試料６１
０の下方に配置されチップ１０の先端で発生した伝搬光
を反射するプリズム６１１と、プリズム６１１で反射し
た伝搬光を集光するレンズ６１４と、集光した伝搬光を
受光する光検出部６０９と、を備えている。
【００４１】また、近視野光プローブ１０００の上方に
は、レーザ光を出力するレーザ発振器６０４と、近視野
光プローブ１０００のレバーと遮光膜の界面で反射した
レーザ光を反射するミラー６０５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６０
６とを備えている。さらに、試料６１０およびプリズム
６１１をＸＹＺ方向に移動制御する粗動機構６１３およ
び微動機構６１２と、これら粗動機構６１３および微動
機構６１２を駆動するサーボ機構６０７と、装置全体の
制御をするコンピュータ６０８とを備えている。
は、レーザ光を出力するレーザ発振器６０４と、近視野
光プローブ１０００のレバーと遮光膜の界面で反射した
レーザ光を反射するミラー６０５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６０
６とを備えている。さらに、試料６１０およびプリズム
６１１をＸＹＺ方向に移動制御する粗動機構６１３およ
び微動機構６１２と、これら粗動機構６１３および微動
機構６１２を駆動するサーボ機構６０７と、装置全体の
制御をするコンピュータ６０８とを備えている。
【００４２】つぎに、この走査型プローブ顕微鏡２００
００の動作について説明する。レーザ発振器６０４から
放出したレーザ光は、近視野光プローブ１０００のレバ
ーと遮光膜の界面で反射する。近視野光プローブ１００
０のレバーは、微小開口と試料６１０の表面が接近する
と、試料６１０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こと
となり、これを光電変換部６０６で検出する。
００の動作について説明する。レーザ発振器６０４から
放出したレーザ光は、近視野光プローブ１０００のレバ
ーと遮光膜の界面で反射する。近視野光プローブ１００
０のレバーは、微小開口と試料６１０の表面が接近する
と、試料６１０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こと
となり、これを光電変換部６０６で検出する。
【００４３】光電変換部６０６により検出された信号
は、サーボ機構６０７に送られる。サーボ機構６０７
は、光電変換部６０６で検出した信号に基づいて、試料
６１０に対する近視野光プローブ１０００のアプローチ
や、表面の観察の際に、近視野光プローブ１０００のた
わみが一定となるように、粗動機構６１３および微動機
構６１２を制御する。コンピュータ６０８は、サーボ機
構６０７の制御信号から表面形状の情報を受け取る。
は、サーボ機構６０７に送られる。サーボ機構６０７
は、光電変換部６０６で検出した信号に基づいて、試料
６１０に対する近視野光プローブ１０００のアプローチ
や、表面の観察の際に、近視野光プローブ１０００のた
わみが一定となるように、粗動機構６１３および微動機
構６１２を制御する。コンピュータ６０８は、サーボ機
構６０７の制御信号から表面形状の情報を受け取る。
【００４４】また、光源６０１から放出された光はレン
ズ６０２により集光され、光ファイバ６０３に至る。光
ファイバ６０３内を伝搬した光は、近視野光プローブ１
０００のチップにレバーを通して導入され、微小開口か
ら試料６１０に照射される。一方、プリズム６１１によ
り反射した試料６１０の光学的情報は、レンズ６１４に
より集光され、光検出部６０９に導入される。光検出部
６０９の信号は、コンピュータ６０８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６０８に
より光学的情報として検出される。なお、チップへの光
入射方法は、光ファイバ６０３を用いずに、光源６０１
から放出された光をレンズによって直接チップ上へ集光
して入射光を導入する方法でも良い。
ズ６０２により集光され、光ファイバ６０３に至る。光
ファイバ６０３内を伝搬した光は、近視野光プローブ１
０００のチップにレバーを通して導入され、微小開口か
ら試料６１０に照射される。一方、プリズム６１１によ
り反射した試料６１０の光学的情報は、レンズ６１４に
より集光され、光検出部６０９に導入される。光検出部
６０９の信号は、コンピュータ６０８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６０８に
より光学的情報として検出される。なお、チップへの光
入射方法は、光ファイバ６０３を用いずに、光源６０１
から放出された光をレンズによって直接チップ上へ集光
して入射光を導入する方法でも良い。
【００４５】また、ここでは主に、近視野光プローブ１
０００に光を入射し、微小開口５から試料に近視野光を
照射するイルミネーションモードについて説明したが、
試料６の表面に発生した近視野光を微小開口５によって
検出するコレクションモードにおいても、近視野光プロ
ーブ１０００を用いることができる。また、イルミネー
ションモードとコレクションモードを同時に行う観察方
法においても、近視野光プローブ１０００を用いること
ができるのは、言うまでもない。さらに、図２では、試
料６を透過した光を検出する透過モードについて説明し
たが、試料６で反射した光を検出する反射モードにおい
ても近視野光プローブ１０００を用いることができる。
また、近視野光プローブ１０００をバイモルフなどで加
振することによって、レバー２を振動させ、チップ１と
試料６との間に働く斥力や引力によって生じる、レバー
２の振幅の変化や、レバー２の振動の周波数変化を一定
に保つようにチップ１と試料６との距離を制御するダイ
ナミックフォースモードでも近視野光プローブ１０００
を用いる事ができるのは言うまでもない。
０００に光を入射し、微小開口５から試料に近視野光を
照射するイルミネーションモードについて説明したが、
試料６の表面に発生した近視野光を微小開口５によって
検出するコレクションモードにおいても、近視野光プロ
ーブ１０００を用いることができる。また、イルミネー
ションモードとコレクションモードを同時に行う観察方
法においても、近視野光プローブ１０００を用いること
ができるのは、言うまでもない。さらに、図２では、試
料６を透過した光を検出する透過モードについて説明し
たが、試料６で反射した光を検出する反射モードにおい
ても近視野光プローブ１０００を用いることができる。
また、近視野光プローブ１０００をバイモルフなどで加
振することによって、レバー２を振動させ、チップ１と
試料６との間に働く斥力や引力によって生じる、レバー
２の振幅の変化や、レバー２の振動の周波数変化を一定
に保つようにチップ１と試料６との距離を制御するダイ
ナミックフォースモードでも近視野光プローブ１０００
を用いる事ができるのは言うまでもない。
【００４６】以上説明したように、実施例１の近視野光
プローブ１０００によれば、微小開口５の上部が透明体
で充填された構造であるため微小開口５に異物が侵入す
ることがない。したがって、近視野光プローブ１０００
から発生する近視野光の強度が安定する。また、走査型
近視野顕微鏡で用いられる光源の波長に対して透明な材
料によって充填されたチップ１によって、チップ１の耐
衝撃性や、耐摩耗性が向上する。また、チップ１を構成
する材料の屈折率は空気よりも大きいため、チップ１内
を伝搬する光の波長が空気中よりも短くなる。したがっ
て、空気中を伝搬して微小開口５を透過する場合より
も、微小開口５を透過する光量が多くなるため、微小開
口５から照射される近視野光の強度を大きくすることが
できる。また、チップ１の先端が遮光膜4の端面よりも
突出した構造である場合、チップ１の先端半径が小さい
ため、走査型プローブ顕微鏡の凹凸像や光像の解像度を
向上させることができる。さらに、チップ１の先端と微
小開口５の中心位置が一致するため、凹凸像と光像の位
置ずれ非常に小さい。また、Ｌ１が式（４）を満たすこ
とによって、チップ１の先端が試料に近接し、かつ、入
射光９９９を完全に遮光することができるため、凹凸像
と光像を安定して取得することができる。また、走査型
近視野顕微鏡１０００に光を入射するためのレンズのNA
を大きくしても、レバー２が透明体であるため、チップ
１に入射する光のケラレがないため、効率良く微小開口
５まで入射光を導くことができ、微小開口５から照射さ
れる近視野光の発生効率を大きくすることができる。ま
た、レンズによって集光され透明体であるレバー２およ
びチップ１を伝搬して微小開口５から近視野光を発生さ
せる近視野光プローブ１０００は、入射光の波長に対し
て透過率の高い波長領域が広い。したがって、分光分析
などの応用分野に走査型プローブ顕微鏡２００００を使
用することができる。また、強度の大きな近視野光を発
生させることができるため、フォトリソグラフィー、光
造形、光ＣＶＤ、熱的加工などに必要なエネルギー密度
を持つ近視野光を照射することができ、光加工装置とし
て走査型プローブ顕微鏡２００００を用いることがで
き、同時に、凹凸像の分解能の高い近視野光プローブ１
０００を用いて加工形状の観察を行うことができる。分
光分析や加工装置としての走査型プローブ顕微鏡２００
００は、近視野光プローブ１０００から発生する近視野
光の強度が大きいため、分析や加工にかかる時間を短く
することができる。また、近視野光プローブ１０００を
マルチカンチレバーにすることによって、大面積を短時
間で分析、加工することができる。
プローブ１０００によれば、微小開口５の上部が透明体
で充填された構造であるため微小開口５に異物が侵入す
ることがない。したがって、近視野光プローブ１０００
から発生する近視野光の強度が安定する。また、走査型
近視野顕微鏡で用いられる光源の波長に対して透明な材
料によって充填されたチップ１によって、チップ１の耐
衝撃性や、耐摩耗性が向上する。また、チップ１を構成
する材料の屈折率は空気よりも大きいため、チップ１内
を伝搬する光の波長が空気中よりも短くなる。したがっ
て、空気中を伝搬して微小開口５を透過する場合より
も、微小開口５を透過する光量が多くなるため、微小開
口５から照射される近視野光の強度を大きくすることが
できる。また、チップ１の先端が遮光膜4の端面よりも
突出した構造である場合、チップ１の先端半径が小さい
ため、走査型プローブ顕微鏡の凹凸像や光像の解像度を
向上させることができる。さらに、チップ１の先端と微
小開口５の中心位置が一致するため、凹凸像と光像の位
置ずれ非常に小さい。また、Ｌ１が式（４）を満たすこ
とによって、チップ１の先端が試料に近接し、かつ、入
射光９９９を完全に遮光することができるため、凹凸像
と光像を安定して取得することができる。また、走査型
近視野顕微鏡１０００に光を入射するためのレンズのNA
を大きくしても、レバー２が透明体であるため、チップ
１に入射する光のケラレがないため、効率良く微小開口
５まで入射光を導くことができ、微小開口５から照射さ
れる近視野光の発生効率を大きくすることができる。ま
た、レンズによって集光され透明体であるレバー２およ
びチップ１を伝搬して微小開口５から近視野光を発生さ
せる近視野光プローブ１０００は、入射光の波長に対し
て透過率の高い波長領域が広い。したがって、分光分析
などの応用分野に走査型プローブ顕微鏡２００００を使
用することができる。また、強度の大きな近視野光を発
生させることができるため、フォトリソグラフィー、光
造形、光ＣＶＤ、熱的加工などに必要なエネルギー密度
を持つ近視野光を照射することができ、光加工装置とし
て走査型プローブ顕微鏡２００００を用いることがで
き、同時に、凹凸像の分解能の高い近視野光プローブ１
０００を用いて加工形状の観察を行うことができる。分
光分析や加工装置としての走査型プローブ顕微鏡２００
００は、近視野光プローブ１０００から発生する近視野
光の強度が大きいため、分析や加工にかかる時間を短く
することができる。また、近視野光プローブ１０００を
マルチカンチレバーにすることによって、大面積を短時
間で分析、加工することができる。
【００４７】次に、本発明の実施例１による近視野光プ
ローブ１０００の製造方法を、図４と図５に基づいて説
明する。
ローブ１０００の製造方法を、図４と図５に基づいて説
明する。
【００４８】図４（ａ）は、基板１０２上にチップ１お
よびレバー２となる透明体１０１を堆積した状態を示し
ている。なお、以下では、図の上部をおもて面、下部を
裏面と呼ぶ。裏面にマスク材１０３を有する基板１０２
上に、プラズマＣＶＤやスパッタなどによって透明体１
０１を堆積する。透明体１０１の堆積量はチップ１の高
さとレバー２の厚みの和程度、あるいは若干厚めであ
る。
よびレバー２となる透明体１０１を堆積した状態を示し
ている。なお、以下では、図の上部をおもて面、下部を
裏面と呼ぶ。裏面にマスク材１０３を有する基板１０２
上に、プラズマＣＶＤやスパッタなどによって透明体１
０１を堆積する。透明体１０１の堆積量はチップ１の高
さとレバー２の厚みの和程度、あるいは若干厚めであ
る。
【００４９】透明体１０１を堆積した後、図４（ｂ）に
示すように、透明体１０１上に、チップ用マスク１０４
をフォトリソグラフィー等の方法で形成する。チップ用
マスク１０４にはフォトレジストやポリイミドなどの誘
電体が用いられる。
示すように、透明体１０１上に、チップ用マスク１０４
をフォトリソグラフィー等の方法で形成する。チップ用
マスク１０４にはフォトレジストやポリイミドなどの誘
電体が用いられる。
【００５０】チップ用マスク１０４を形成した後、ウエ
ットエッチングやドライエッチングなどの等方性エッチ
ングによって、図４（ｃ）に示すようにチップ１を形成
する。
ットエッチングやドライエッチングなどの等方性エッチ
ングによって、図４（ｃ）に示すようにチップ１を形成
する。
【００５１】チップ１を形成した後、図５（ａ）に示す
ように、透明体１０１上にレバー用マスク１０５を形成
する。
ように、透明体１０１上にレバー用マスク１０５を形成
する。
【００５２】レバー用マスク１０５を形成した後、図５
（ｂ）に示すように、リアクティブイオンエッチング
（ＲＩＥ）等の異方性ドライエッチングによって、レバ
ー２を形成する。
（ｂ）に示すように、リアクティブイオンエッチング
（ＲＩＥ）等の異方性ドライエッチングによって、レバ
ー２を形成する。
【００５３】レバー２を形成した後、フォトリソグラフ
ィーによってマスク材１０３をパターニングする。その
後、水酸化テトラメチルアンモニウム（ＴＭＡＨ）や水
酸化カリウム（ＫＯＨ）による結晶異方性エッチング
や、異方性ドライエッチングなどによって、図５（ｃ）
に示すように、レバー２のリリースと基部３の形成を行
う。
ィーによってマスク材１０３をパターニングする。その
後、水酸化テトラメチルアンモニウム（ＴＭＡＨ）や水
酸化カリウム（ＫＯＨ）による結晶異方性エッチング
や、異方性ドライエッチングなどによって、図５（ｃ）
に示すように、レバー２のリリースと基部３の形成を行
う。
【００５４】最後に、遮光膜４をおもて面に堆積し、遮
光膜４の不要な部分を集束イオンビームや観察時にチッ
プ１を試料に押しつけることによって取り除き、図５
（ｄ）に示すように、微小開口５を形成し、近視野光プ
ローブ１０００を得ることができる。
光膜４の不要な部分を集束イオンビームや観察時にチッ
プ１を試料に押しつけることによって取り除き、図５
（ｄ）に示すように、微小開口５を形成し、近視野光プ
ローブ１０００を得ることができる。
【００５５】以上説明した製造方法によれば、本発明の
実施例１に係る近視野光プローブ１０００を製造するこ
とができる。また、上述した製造方法ではシリコンプロ
セスを用いているため、近視野光プローブを大量に、再
現性良く製造することができる。従って、近視野光プロ
ーブ１０００を安価に提供することができる。また、レ
バー２を小型化することが容易であるため、近視野光プ
ローブのレバー２の共振周波数を高くすると同時にバネ
定数を小さくすることができる。従って、走査型プロー
ブ顕微鏡において、チップ１の先端と試料６１０との距
離制御を安定して行うことができ、かつ、チップ１の先
端及び試料６１０の損傷を抑えることができ、さらに、
走査型プローブ顕微鏡の走査速度を大きくすることがで
きる。また、透明体１０１とチップ用マスク１０４の密
着性を制御することによって、任意のチップ１の先端角
を得ることができる。従って、チップ先端の先端角を大
きくすることによって、微小開口５から照射される近視
野光の強度を大きくすることができる。また、チップ１
の形成工程を複数回行うことによって、複数のテーパ角
を持つチップ１を得ることができる。したがって、チッ
プ１の先端角を小さくし、チップ１の途中までのテーパ
角を大きくすることによって、凹凸像と光像の高分解能
化と近視野光の高発生効率を同時に満たす近視野光プロ
ーブを提供することができる。同様に、微小開口５によ
って試料の微小領域における光学情報を検出するコレク
ションモードにおいても、検出効率を向上させることが
可能である。また、図４（ｂ）の上面からみたチップ用
マスク１０４の外形を円や多角形にすることによって、
チップ１の形状を円錐または任意の多角錘にすることが
できる。チップ１が円錐の場合、微小開口５の形状は円
となり、近視野光プローブ１０００に入射する光の偏光
特性を制御することにより、任意の偏光特性をもつ近視
野光を微小開口５から照射することができる。また、チ
ップ１の形状が多角錘の場合、微小開口５の形状は、多
角形となり、特定方向の偏光方向に大きな強度をもつ光
を試料に照射することができる。また、基板１０２にフ
レネルレンズのパターンを形成し、フレネルレンズのパ
ターン上にチップ１を形成することや、透明体１０１の
堆積時にチップ１の形成される部分の透明体に屈折率分
布を有する部分を形成することや、基板１０２のチップ
１を形成する部分にレンズ状の凹部を形成し、透明体１
０１を堆積することなどによってチップ１上にレンズを
有する近視野光プローブ１０００を得ることができる。
従って、微小開口５から発生する近視野光の強度を大き
くすることができる。また、近視野光プローブ１０００
の製造方法によれば、基部３に複数のレバー２、チップ
１、微小開口５を有するマルチカンチレバーを形成する
ことが容易である。マルチカンチレバーによれば、複数
のチップ１や微小開口５を同時に走査することが可能で
るため、大面積を高速に観察することができる。また、
近視野光プローブ１０００の製造方法によれば、同様な
製造方法によって作製される圧電素子や静電容量型のセ
ンサをレバー２に集積することが容易であるため、光て
こを用いなくても、レバー２のたわみを検出することが
できる。また、レバー２を水晶をはじめとする圧電体で
構成し、電極を形成することによってもレバー２のたわ
みを検出することができる。さらに、レバー２が水晶で
構成された場合、レバー２のたわみ検出、および／また
は、レバー２の加振を行うこともできる。 （実施例２）図６は、本発明の実施例２に係る近視野光
プローブ２０００の概略図である。近視野光プローブ２
０００は、実施例１の近視野光プローブ１０００の構成
要素と、レバー２の先端に設けられ、チップ１側から基
部３側に広がり、レバー２と同一の材料からなる傾斜部
７を有している。図６中にＡ−Ａ' で示される部分の断
面を図７に示す。図示するように、傾斜部７はレバー２
の外周にも設けられている。
実施例１に係る近視野光プローブ１０００を製造するこ
とができる。また、上述した製造方法ではシリコンプロ
セスを用いているため、近視野光プローブを大量に、再
現性良く製造することができる。従って、近視野光プロ
ーブ１０００を安価に提供することができる。また、レ
バー２を小型化することが容易であるため、近視野光プ
ローブのレバー２の共振周波数を高くすると同時にバネ
定数を小さくすることができる。従って、走査型プロー
ブ顕微鏡において、チップ１の先端と試料６１０との距
離制御を安定して行うことができ、かつ、チップ１の先
端及び試料６１０の損傷を抑えることができ、さらに、
走査型プローブ顕微鏡の走査速度を大きくすることがで
きる。また、透明体１０１とチップ用マスク１０４の密
着性を制御することによって、任意のチップ１の先端角
を得ることができる。従って、チップ先端の先端角を大
きくすることによって、微小開口５から照射される近視
野光の強度を大きくすることができる。また、チップ１
の形成工程を複数回行うことによって、複数のテーパ角
を持つチップ１を得ることができる。したがって、チッ
プ１の先端角を小さくし、チップ１の途中までのテーパ
角を大きくすることによって、凹凸像と光像の高分解能
化と近視野光の高発生効率を同時に満たす近視野光プロ
ーブを提供することができる。同様に、微小開口５によ
って試料の微小領域における光学情報を検出するコレク
ションモードにおいても、検出効率を向上させることが
可能である。また、図４（ｂ）の上面からみたチップ用
マスク１０４の外形を円や多角形にすることによって、
チップ１の形状を円錐または任意の多角錘にすることが
できる。チップ１が円錐の場合、微小開口５の形状は円
となり、近視野光プローブ１０００に入射する光の偏光
特性を制御することにより、任意の偏光特性をもつ近視
野光を微小開口５から照射することができる。また、チ
ップ１の形状が多角錘の場合、微小開口５の形状は、多
角形となり、特定方向の偏光方向に大きな強度をもつ光
を試料に照射することができる。また、基板１０２にフ
レネルレンズのパターンを形成し、フレネルレンズのパ
ターン上にチップ１を形成することや、透明体１０１の
堆積時にチップ１の形成される部分の透明体に屈折率分
布を有する部分を形成することや、基板１０２のチップ
１を形成する部分にレンズ状の凹部を形成し、透明体１
０１を堆積することなどによってチップ１上にレンズを
有する近視野光プローブ１０００を得ることができる。
従って、微小開口５から発生する近視野光の強度を大き
くすることができる。また、近視野光プローブ１０００
の製造方法によれば、基部３に複数のレバー２、チップ
１、微小開口５を有するマルチカンチレバーを形成する
ことが容易である。マルチカンチレバーによれば、複数
のチップ１や微小開口５を同時に走査することが可能で
るため、大面積を高速に観察することができる。また、
近視野光プローブ１０００の製造方法によれば、同様な
製造方法によって作製される圧電素子や静電容量型のセ
ンサをレバー２に集積することが容易であるため、光て
こを用いなくても、レバー２のたわみを検出することが
できる。また、レバー２を水晶をはじめとする圧電体で
構成し、電極を形成することによってもレバー２のたわ
みを検出することができる。さらに、レバー２が水晶で
構成された場合、レバー２のたわみ検出、および／また
は、レバー２の加振を行うこともできる。 （実施例２）図６は、本発明の実施例２に係る近視野光
プローブ２０００の概略図である。近視野光プローブ２
０００は、実施例１の近視野光プローブ１０００の構成
要素と、レバー２の先端に設けられ、チップ１側から基
部３側に広がり、レバー２と同一の材料からなる傾斜部
７を有している。図６中にＡ−Ａ' で示される部分の断
面を図７に示す。図示するように、傾斜部７はレバー２
の外周にも設けられている。
【００５６】近視野光プローブ２０００のチップ１の近
傍が試料６に近接した状態を図８に示す。なお、簡単の
ため遮光膜４は省略している。近視野光プローブ２００
０は角度θ１だけ傾いた状態で試料６に近接している。
図８で、Ｌ１は式（１）で定義される長さであり、レバ
ーの厚みをＴ、傾斜部７のテーパ角をθ２とすると、レ
バーの長手方向における傾斜部７の長さＬ２は、 Ｌ２＝Ｔ／ｔａｎ（９０゜−θ２） …（５） で求められる。したがって、本発明の近視野光プローブ
２０００は、近視野光プローブ１０００よりもＬ２の長
さだけ遮光領域を長くすることが可能になる。
傍が試料６に近接した状態を図８に示す。なお、簡単の
ため遮光膜４は省略している。近視野光プローブ２００
０は角度θ１だけ傾いた状態で試料６に近接している。
図８で、Ｌ１は式（１）で定義される長さであり、レバ
ーの厚みをＴ、傾斜部７のテーパ角をθ２とすると、レ
バーの長手方向における傾斜部７の長さＬ２は、 Ｌ２＝Ｔ／ｔａｎ（９０゜−θ２） …（５） で求められる。したがって、本発明の近視野光プローブ
２０００は、近視野光プローブ１０００よりもＬ２の長
さだけ遮光領域を長くすることが可能になる。
【００５７】傾斜部７以外の近視野光プローブ２０００
を構成する部分の材料および寸法は本発明の近視野光プ
ローブ１０００とほぼ同じである。
を構成する部分の材料および寸法は本発明の近視野光プ
ローブ１０００とほぼ同じである。
【００５８】近視野光プローブ２０００は、走査型プロ
ーブ顕微鏡２００００の近視野光プローブ１０００の代
わりに用いることができる。
ーブ顕微鏡２００００の近視野光プローブ１０００の代
わりに用いることができる。
【００５９】以上説明したように、本発明の近視野光プ
ローブ２０００によれば、本発明の第１の実施例より
も、遮光領域を広げることが可能であり、カンチレバー
表面での反射による漏れ光による影響が少なくなるた
め、Ｓ／Ｎ比の良い光学像を得ることができる。また、
近視野光プローブ２０００の遮光領域を広げることによ
って、走査型プローブ顕微鏡２００００において、光フ
ァイバー６０３とレバー２の間隔を広げても漏れ光の影
響を受けずに光学像を得ることができる。さらに、走査
型プローブ顕微鏡２００００の近視野光プローブ２００
０への光入射手段がレンズのみによる集光である場合、
レンズのNAが小さくても、漏れ光の影響を受けずにＳ／
Ｎ比の良い光学像を得ることが可能である。また、一般
に、レンズのNAが小さいほど、レンズの焦点距離が長く
なり、かつ、レンズの焦点深度が大きくなるため、近視
野光プローブ２０００とレンズの間隔を大きく取ること
ができるため、近視野光プローブ２０００の位置あわせ
が容易になり、走査型プローブ顕微鏡２００００の操作
を簡易化できる。
ローブ２０００によれば、本発明の第１の実施例より
も、遮光領域を広げることが可能であり、カンチレバー
表面での反射による漏れ光による影響が少なくなるた
め、Ｓ／Ｎ比の良い光学像を得ることができる。また、
近視野光プローブ２０００の遮光領域を広げることによ
って、走査型プローブ顕微鏡２００００において、光フ
ァイバー６０３とレバー２の間隔を広げても漏れ光の影
響を受けずに光学像を得ることができる。さらに、走査
型プローブ顕微鏡２００００の近視野光プローブ２００
０への光入射手段がレンズのみによる集光である場合、
レンズのNAが小さくても、漏れ光の影響を受けずにＳ／
Ｎ比の良い光学像を得ることが可能である。また、一般
に、レンズのNAが小さいほど、レンズの焦点距離が長く
なり、かつ、レンズの焦点深度が大きくなるため、近視
野光プローブ２０００とレンズの間隔を大きく取ること
ができるため、近視野光プローブ２０００の位置あわせ
が容易になり、走査型プローブ顕微鏡２００００の操作
を簡易化できる。
【００６０】本実施例による近視野光プローブ２０００
の製造方法は、実施例１の近視野光プローブ１０００の
製造方法とほぼ同様である。近視野光プローブ２０００
の製造方法では、図５（ｂ）で説明した工程において、
ウエットエッチングやドライエッチングによる等方性エ
ッチングを用いることによって、傾斜部７を得ることが
できる。
の製造方法は、実施例１の近視野光プローブ１０００の
製造方法とほぼ同様である。近視野光プローブ２０００
の製造方法では、図５（ｂ）で説明した工程において、
ウエットエッチングやドライエッチングによる等方性エ
ッチングを用いることによって、傾斜部７を得ることが
できる。
【００６１】したがって、本実施例２の近視野光プロー
ブ２０００の製造方法によれば、近視野光プローブ１０
００と同様の効果が得られる。また、本実施例２のよう
に傾斜部７に遮光膜４を形成することは、本実施例１の
近視野光プローブ１０００のレバー２側面に遮光膜４を
形成するよりも容易であるため、近視野光プローブ２０
００のレバー２側面に対する遮光が容易になる。 （実施例３）図９は、本発明の実施例３に係る近視野光
プローブ３０００の概略図であり、走査型プローブ顕微
鏡２００００に搭載して使用することができる。近視野
光プローブ３０００は、実施例１の近視野光プローブ１
０００の構成要素と、レバー２の先端に設けられ、チッ
プ１と反対側にのびる連結部８、および、連結部８から
レバー２とほぼ並行に伸びるように形成されたひさし部
９を有している。
ブ２０００の製造方法によれば、近視野光プローブ１０
００と同様の効果が得られる。また、本実施例２のよう
に傾斜部７に遮光膜４を形成することは、本実施例１の
近視野光プローブ１０００のレバー２側面に遮光膜４を
形成するよりも容易であるため、近視野光プローブ２０
００のレバー２側面に対する遮光が容易になる。 （実施例３）図９は、本発明の実施例３に係る近視野光
プローブ３０００の概略図であり、走査型プローブ顕微
鏡２００００に搭載して使用することができる。近視野
光プローブ３０００は、実施例１の近視野光プローブ１
０００の構成要素と、レバー２の先端に設けられ、チッ
プ１と反対側にのびる連結部８、および、連結部８から
レバー２とほぼ並行に伸びるように形成されたひさし部
９を有している。
【００６２】連結部８、及び、ひさし部９は、レバー２
と一体に形成されており、同一材料を用いて形成されて
いる。また、連結部８、および、ひさし部９は、レバー
２と別の材料を用いても良く、この場合、連結部８、お
よび、ひさし部９の材料は、走査型プローブ顕微鏡２０
０００における光源６０１から照射される光の波長に対
して、不透明な材料でもよい。
と一体に形成されており、同一材料を用いて形成されて
いる。また、連結部８、および、ひさし部９は、レバー
２と別の材料を用いても良く、この場合、連結部８、お
よび、ひさし部９の材料は、走査型プローブ顕微鏡２０
０００における光源６０１から照射される光の波長に対
して、不透明な材料でもよい。
【００６３】図１０は、近視野光プローブ３０００のチ
ップ１の先端が試料６に近接した状態を示した図であ
る。なお、簡単のため遮光膜４は省略している。近視野
光プローブ２０００は、角度θ１だけ傾いた状態で試料
６に近接している。図８において、Ｌ１は式（１）で定
義される長さであり、連結部８の高さをＤとすると、ひ
さし部９の先端が試料６に接触するときの長さは、Ｌ１
＋Ｌ３となる。ここで、 Ｌ３＝Ｄ／ｔａｎ（θ１） …（６） である。従って、本発明の近視野光プローブ３０００
は、近視野光プローブ１０００よりもL３の長さまで遮
光領域を長くすることが可能になる。また、ひさし部９
の先端に、本発明の実施例２で説明した傾斜部７を付加
することによって、さらに遮光領域を広げられることは
言うまでもない。レバー２とひさし部９との間隔Dは、
１〜１０００μｍである。連結部８、および、ひさし部
９以外の構成要素の各寸法は、近視野光プローブ１００
０と同様である。図１１および図１２は、近視野光プロ
ーブ３０００のチップ１部分の斜視図である。近視野光
プローブ３０００のひさし部９は、図１１に示すように
レバー２の先端方向にのみ有っても良いし、図１２に示
すようにチップ１の周囲を覆うようにしても良い。図１
２に示す形状によれば、図１１の形状に比べ、レバー２
の側面方向に対する漏れ光を効率よく遮蔽することがで
きる。
ップ１の先端が試料６に近接した状態を示した図であ
る。なお、簡単のため遮光膜４は省略している。近視野
光プローブ２０００は、角度θ１だけ傾いた状態で試料
６に近接している。図８において、Ｌ１は式（１）で定
義される長さであり、連結部８の高さをＤとすると、ひ
さし部９の先端が試料６に接触するときの長さは、Ｌ１
＋Ｌ３となる。ここで、 Ｌ３＝Ｄ／ｔａｎ（θ１） …（６） である。従って、本発明の近視野光プローブ３０００
は、近視野光プローブ１０００よりもL３の長さまで遮
光領域を長くすることが可能になる。また、ひさし部９
の先端に、本発明の実施例２で説明した傾斜部７を付加
することによって、さらに遮光領域を広げられることは
言うまでもない。レバー２とひさし部９との間隔Dは、
１〜１０００μｍである。連結部８、および、ひさし部
９以外の構成要素の各寸法は、近視野光プローブ１００
０と同様である。図１１および図１２は、近視野光プロ
ーブ３０００のチップ１部分の斜視図である。近視野光
プローブ３０００のひさし部９は、図１１に示すように
レバー２の先端方向にのみ有っても良いし、図１２に示
すようにチップ１の周囲を覆うようにしても良い。図１
２に示す形状によれば、図１１の形状に比べ、レバー２
の側面方向に対する漏れ光を効率よく遮蔽することがで
きる。
【００６４】以上述べたように、本発明の第三の実施例
によれば、近視野光プローブ３０００は、本発明の第二
の実施例よりも、遮光領域を広げることができ、Ｓ／Ｎ
比の高い光学像を得ることができる。また、傾斜部７を
近視野光プローブ３０００に適用することによって、さ
らに遮光領域を広げることができる。
によれば、近視野光プローブ３０００は、本発明の第二
の実施例よりも、遮光領域を広げることができ、Ｓ／Ｎ
比の高い光学像を得ることができる。また、傾斜部７を
近視野光プローブ３０００に適用することによって、さ
らに遮光領域を広げることができる。
【００６５】図１３〜図１５は、本実施例３の近視野光
プローブ３０００の製造方法を説明した図である。な
お、以下では、図面の上をおもて面、図面の下を裏面と
称す。
プローブ３０００の製造方法を説明した図である。な
お、以下では、図面の上をおもて面、図面の下を裏面と
称す。
【００６６】まず、図１３（ａ）に示すように、基板３
０２上に形成されたマスク３０１を形成し、ＴＭＡＨや
ＫＯＨによる結晶異方性エッチングや、フッ酸と硝酸の
混合液をはじめとするエッチャントによる等方性エッチ
ングや、ＳＦ6 をはじめとする反応性ガスを用いた等方
性ドライエッチングなどによって、基板３０２に窪み３
０４を形成する。基板３０２の裏面には、マスク材３０
３を形成しておく。マスク３０１は、二酸化珪素や窒化
珪素やフォトレジストなどの誘電体やアルミニウムやク
ロムなどの金属を用いる。また、基板３０２は、シリコ
ンやガラスなどの誘電体や、アルミニウムや鉄などの金
属を用いる。マスク材３０３は、二酸化珪素や窒化珪素
などの誘電体を用いる。窪み３０４の深さは、連結部８
の高さＤとほぼ同じである。
０２上に形成されたマスク３０１を形成し、ＴＭＡＨや
ＫＯＨによる結晶異方性エッチングや、フッ酸と硝酸の
混合液をはじめとするエッチャントによる等方性エッチ
ングや、ＳＦ6 をはじめとする反応性ガスを用いた等方
性ドライエッチングなどによって、基板３０２に窪み３
０４を形成する。基板３０２の裏面には、マスク材３０
３を形成しておく。マスク３０１は、二酸化珪素や窒化
珪素やフォトレジストなどの誘電体やアルミニウムやク
ロムなどの金属を用いる。また、基板３０２は、シリコ
ンやガラスなどの誘電体や、アルミニウムや鉄などの金
属を用いる。マスク材３０３は、二酸化珪素や窒化珪素
などの誘電体を用いる。窪み３０４の深さは、連結部８
の高さＤとほぼ同じである。
【００６７】次に、マスク３０１を剥離し、図１３
（ｂ）に示すように、基板３０２上に透明体３０５をプ
ラズマＣＶＤやスパッタによって形成する。透明体３０
５の厚さは、近視野光プローブ３０００のチップ１の高
さとレバー２の厚さの和である。
（ｂ）に示すように、基板３０２上に透明体３０５をプ
ラズマＣＶＤやスパッタによって形成する。透明体３０
５の厚さは、近視野光プローブ３０００のチップ１の高
さとレバー２の厚さの和である。
【００６８】次に、図１３（ｃ）に示すように、フォト
リソグラフィーを用いて透明体３０５上にチップ用マス
ク３０６を形成する。チップ用マスク３０６にはフォト
レジストや窒化珪素などの誘電体を用いる。
リソグラフィーを用いて透明体３０５上にチップ用マス
ク３０６を形成する。チップ用マスク３０６にはフォト
レジストや窒化珪素などの誘電体を用いる。
【００６９】次に、実施例１の図４（ｃ）から図５
（ｂ）で説明した方法と同様の方法で、図１４（ａ）か
ら図１４（ｃ）に示すように、チップ１およびレバー２
を形成する。レバー２の形成と同時に、連結部８、およ
び、ひさし部９が形成される。
（ｂ）で説明した方法と同様の方法で、図１４（ａ）か
ら図１４（ｃ）に示すように、チップ１およびレバー２
を形成する。レバー２の形成と同時に、連結部８、およ
び、ひさし部９が形成される。
【００７０】次に、レバー２、連結部８、および、ひさ
し部９をリリースするために、図１５（ａ）に示すよう
に、おもて面に、リリース用マスク３０７を形成する。
リリース用マスク３０７は、窒化珪素や二酸化ケイ素で
あり、プラズマＣＶＤやスパッタによって堆積し、フォ
トリソグラフィーによってパターニングする。また、裏
面のマスク材３０３をフォトリソグラフィーによってパ
ターニングする。
し部９をリリースするために、図１５（ａ）に示すよう
に、おもて面に、リリース用マスク３０７を形成する。
リリース用マスク３０７は、窒化珪素や二酸化ケイ素で
あり、プラズマＣＶＤやスパッタによって堆積し、フォ
トリソグラフィーによってパターニングする。また、裏
面のマスク材３０３をフォトリソグラフィーによってパ
ターニングする。
【００７１】次に、ＴＭＡＨやＫＯＨによる結晶異方性
エッチングによって、図１５（ｂ）に示すように、レバ
ー２、連結部８、および、ひさし部９をリリースし、同
時に基部３を形成する。
エッチングによって、図１５（ｂ）に示すように、レバ
ー２、連結部８、および、ひさし部９をリリースし、同
時に基部３を形成する。
【００７２】最後に、リリース用マスク３０７を除去
し、遮光膜４をおもて面に形成し、微小開口５をチップ
１の先端に形成し、ウエハから取り出すことによって、
図１５（ｃ）に示す近視野光プローブ３０００が得られ
る。また、この工程において、リリース用マスク３０７
を除去しなくても、同様な効果を得られる近視野光プロ
ーブ３０００を得ることができる。
し、遮光膜４をおもて面に形成し、微小開口５をチップ
１の先端に形成し、ウエハから取り出すことによって、
図１５（ｃ）に示す近視野光プローブ３０００が得られ
る。また、この工程において、リリース用マスク３０７
を除去しなくても、同様な効果を得られる近視野光プロ
ーブ３０００を得ることができる。
【００７３】また、図１４（ｂ）から図１４（ｃ）で説
明した、レバー２、連結部８、および、ひさし部９を形
成する工程において、フッ酸をはじめとするウエットエ
ッチングやドライエッチングによる等方性エッチングを
用いることによって、ひさし部９の先端に傾斜部７を有
する近視野光プローブ３０００を得ることができる。
明した、レバー２、連結部８、および、ひさし部９を形
成する工程において、フッ酸をはじめとするウエットエ
ッチングやドライエッチングによる等方性エッチングを
用いることによって、ひさし部９の先端に傾斜部７を有
する近視野光プローブ３０００を得ることができる。
【００７４】以上説明した製造方法により、実施例３の
近視野光プローブ３０００を得ることができる。この製
造方法では、シリコンプロセスを用いて近視野光プロー
ブを製造するため、大量に、性能が均一な走査型プロー
ブ３０００を得ることができる。したがって、安価な近
視野光プローブ３０００を提供することができる。
近視野光プローブ３０００を得ることができる。この製
造方法では、シリコンプロセスを用いて近視野光プロー
ブを製造するため、大量に、性能が均一な走査型プロー
ブ３０００を得ることができる。したがって、安価な近
視野光プローブ３０００を提供することができる。
【００７５】また、レバー２の先端にひさし部９、連結
部８といったおもりを設けることによって、近視野光プ
ローブ３０００の共振周波数は、近視野光プローブ１０
００や近視野光プローブ２０００の共振周波数よりも低
くなる。ダイナミックフォースモードにおける走査型近
視野顕微鏡では、近視野光プローブの共振周波数と入射
光の強度変調の周波数を同期させて、その変調信号をロ
ックインアンプで検出し、光像のＳ／Ｎ比を向上させて
いる。しかしながら、一般的に変調信号の周波数が大き
くなるほど光像の信号のノイズが多くなり、Ｓ／Ｎ比が
低下する。したがって、共振周波数の低い近視野光プロ
ーブ３０００によれば、Ｓ／Ｎ比の良い光像を取得する
ことができる。 （実施例４）図３では、近視野光プローブ１０００を用
いることにより、顕微鏡として機能する基本構造の例を
示しているが、より光強度の強い近視野光を微小開口か
ら発生させることで、加工や計測などを可能とする近視
野光装置を提供することができる。近視野光プローブ１
０００の微小開口５から光強度の強い近視野光を発生さ
せるためには、微小開口に光密度の高い光を導入する必
要がある。
部８といったおもりを設けることによって、近視野光プ
ローブ３０００の共振周波数は、近視野光プローブ１０
００や近視野光プローブ２０００の共振周波数よりも低
くなる。ダイナミックフォースモードにおける走査型近
視野顕微鏡では、近視野光プローブの共振周波数と入射
光の強度変調の周波数を同期させて、その変調信号をロ
ックインアンプで検出し、光像のＳ／Ｎ比を向上させて
いる。しかしながら、一般的に変調信号の周波数が大き
くなるほど光像の信号のノイズが多くなり、Ｓ／Ｎ比が
低下する。したがって、共振周波数の低い近視野光プロ
ーブ３０００によれば、Ｓ／Ｎ比の良い光像を取得する
ことができる。 （実施例４）図３では、近視野光プローブ１０００を用
いることにより、顕微鏡として機能する基本構造の例を
示しているが、より光強度の強い近視野光を微小開口か
ら発生させることで、加工や計測などを可能とする近視
野光装置を提供することができる。近視野光プローブ１
０００の微小開口５から光強度の強い近視野光を発生さ
せるためには、微小開口に光密度の高い光を導入する必
要がある。
【００７６】図１８に本発明の第４の実施例による近視
野光プローブを用いた近視野光装置の一部の構成図を示
す。基本的には図３に示した走査型プローブ顕微鏡２０
０００の構成と同じであり、同一箇所は図示や説明を省
略する。光源（図示省略）からの光６２２を、鏡筒６２
０に支持された集光レンズ６２１により微小開口５に集
光する。ここで、開口数（ＮＡ）の大きな集光レンズ６
２１を用いるほど微小開口５に光を集光することができ
るので、より光強度の強い近視野光を発生させることが
できる。しかし、ＮＡの大きな集光レンズ６２１は、作
動距離（ＷＤ）が短くなる。図３で示したように、いわ
ゆる光てこ法を用いてレバーのたわみや振幅の変化を検
出する方法においては、ＷＤが短い場合には近視野光プ
ローブ１０００上部のスペースが少ない。そのため、光
てこ用の構成部材や光路と、集光レンズ６２１や鏡筒６
２０などが干渉して、ＮＡの大きな集光レンズ６２１を
用いることが困難である。
野光プローブを用いた近視野光装置の一部の構成図を示
す。基本的には図３に示した走査型プローブ顕微鏡２０
０００の構成と同じであり、同一箇所は図示や説明を省
略する。光源（図示省略）からの光６２２を、鏡筒６２
０に支持された集光レンズ６２１により微小開口５に集
光する。ここで、開口数（ＮＡ）の大きな集光レンズ６
２１を用いるほど微小開口５に光を集光することができ
るので、より光強度の強い近視野光を発生させることが
できる。しかし、ＮＡの大きな集光レンズ６２１は、作
動距離（ＷＤ）が短くなる。図３で示したように、いわ
ゆる光てこ法を用いてレバーのたわみや振幅の変化を検
出する方法においては、ＷＤが短い場合には近視野光プ
ローブ１０００上部のスペースが少ない。そのため、光
てこ用の構成部材や光路と、集光レンズ６２１や鏡筒６
２０などが干渉して、ＮＡの大きな集光レンズ６２１を
用いることが困難である。
【００７７】例えば光てこ法では、レーザー発振器６０
４から出射した光をミラー６２３で折り曲げて近視野光
プローブ１０００のレバーに照射し、その反射光を上下
２分割の光電変換部６０６で検出する。ここで、レーザ
ー発振器６０４や光電変換部６０６は、近視野光プロー
ブ１０００のレバーと略同一平面内にある。そして、光
てこの光路折り曲げ用に用いるミラー６２３を鏡筒６２
０に取り付け、集光レンズ６２１とミラー６２３を一体
にして、小型化、省スペース化する。これにより、光て
こ用の光路や部材と、集光レンズ６２１や鏡筒６２０が
干渉することなく、ＮＡの大きな集光レンズ６２１を用
いることが可能となる。
４から出射した光をミラー６２３で折り曲げて近視野光
プローブ１０００のレバーに照射し、その反射光を上下
２分割の光電変換部６０６で検出する。ここで、レーザ
ー発振器６０４や光電変換部６０６は、近視野光プロー
ブ１０００のレバーと略同一平面内にある。そして、光
てこの光路折り曲げ用に用いるミラー６２３を鏡筒６２
０に取り付け、集光レンズ６２１とミラー６２３を一体
にして、小型化、省スペース化する。これにより、光て
こ用の光路や部材と、集光レンズ６２１や鏡筒６２０が
干渉することなく、ＮＡの大きな集光レンズ６２１を用
いることが可能となる。
【００７８】さらに、別の構成例を示す。図１９に本発
明の第４の実施例による近視野光プローブを用いた近視
野光装置の一部の構成図を示す。近視野光プローブ１０
００のレバーに対して垂直な断面での構成を示す。ここ
では、レーザー発振器６０４や光電変換部６０６は近視
野光プローブ１０００のレバーに略垂直面内にある。こ
のような配置にすれば、近視野光プローブ１０００やそ
のホルダーなどに干渉することなく、レーザー発振器６
０４や光電変換部６０６を試料面に近づけ、レバーに対
して大きな入射角でレーザー発振器６０４からの光を反
射させることができる。このような構成でも、従来と同
様にレバーのたわみや振動振幅の変化を検出可能であ
る。そして、光路と集光レンズ６２１とが干渉すること
なく、多きなＮＡの集光レンズ６２１を用いることが可
能となる。
明の第４の実施例による近視野光プローブを用いた近視
野光装置の一部の構成図を示す。近視野光プローブ１０
００のレバーに対して垂直な断面での構成を示す。ここ
では、レーザー発振器６０４や光電変換部６０６は近視
野光プローブ１０００のレバーに略垂直面内にある。こ
のような配置にすれば、近視野光プローブ１０００やそ
のホルダーなどに干渉することなく、レーザー発振器６
０４や光電変換部６０６を試料面に近づけ、レバーに対
して大きな入射角でレーザー発振器６０４からの光を反
射させることができる。このような構成でも、従来と同
様にレバーのたわみや振動振幅の変化を検出可能であ
る。そして、光路と集光レンズ６２１とが干渉すること
なく、多きなＮＡの集光レンズ６２１を用いることが可
能となる。
【００７９】さらに、別の構成例として、図２０に本発
明の第４の実施例による近視野光プローブを用いた近視
野光装置の一部の構成図を示す。これも図１９と同様
に、レーザー発振器６０４や光電変換部６０６は、近視
野光プローブ１０００のレバーに略垂直面内にある。こ
こでは、レーザー発振器６０４からの光をレバーで反射
させるのではなく、レバーを通してその回折光を光電変
換部６０６で検出する。このような構成でも、従来と同
様にレバーのたわみや振動振幅の変化を検出可能であ
る。よって、図１９と同様の効果を得ることができる。
明の第４の実施例による近視野光プローブを用いた近視
野光装置の一部の構成図を示す。これも図１９と同様
に、レーザー発振器６０４や光電変換部６０６は、近視
野光プローブ１０００のレバーに略垂直面内にある。こ
こでは、レーザー発振器６０４からの光をレバーで反射
させるのではなく、レバーを通してその回折光を光電変
換部６０６で検出する。このような構成でも、従来と同
様にレバーのたわみや振動振幅の変化を検出可能であ
る。よって、図１９と同様の効果を得ることができる。
【００８０】さらに、別の構成例として、図２１に本発
明の第４の実施例による近視野光プローブを用いた近視
野光装置の一部の構成を示す。ここでは、チップ上にレ
ンズ６３７を形成した近視野光プローブ１０００を用い
ている。この近視野光プローブ１０００を用いることに
より、集光レンズ６３８のＮＡが小さくても、集光レン
ズ６３８とレンズ６３７からなる複合レンズ系としての
ＮＡを大きくすることができる。よって、ＷＤの長い集
光レンズ６３８と、通常の光てこの構成を用いても、微
小開口５に光を集光することができ、微小開口５から大
きな強度の近視野光を出射することができる。
明の第４の実施例による近視野光プローブを用いた近視
野光装置の一部の構成を示す。ここでは、チップ上にレ
ンズ６３７を形成した近視野光プローブ１０００を用い
ている。この近視野光プローブ１０００を用いることに
より、集光レンズ６３８のＮＡが小さくても、集光レン
ズ６３８とレンズ６３７からなる複合レンズ系としての
ＮＡを大きくすることができる。よって、ＷＤの長い集
光レンズ６３８と、通常の光てこの構成を用いても、微
小開口５に光を集光することができ、微小開口５から大
きな強度の近視野光を出射することができる。
【００８１】以上示した実施例により、微小開口５に光
密度の高い光を照射し、それによる光強度の強い近視野
光を用いて、加工や精度の高い計測などを行う近視野光
装置を提供することができる。 （実施例５）図２２に本発明の第５の実施例による近視
野光プローブを用いた近視野光装置の一部の構成図を示
す。基本的には図３に示した走査型プローブ顕微鏡２０
０００の構成と同じであり、同一箇所は図示や説明を省
略する。光源（図示省略）からの光を、光ファイバーか
らなる導入ファイバー６３０で近視野光プローブ１００
０近傍まで伝搬させ、導入ファイバー６３０先端に設け
たレンズ６３１で集光して微小開口５に導入する。先端
にレンズ６３１を設けた導入ファイバー６３０は、通常
の光ファイバーの先端を研磨することにより、容易に作
製することができる。この構造により、微小開口５に集
光した光を導入できるため、微小開口５から強度の強い
近視野光を出射することができる。さらに、導入ファイ
バー６３０とレンズ６３１を用いているため、顕微鏡の
対物レンズなどより非常にコンパクトで軽量化すること
ができる。そのため、通常の光てこの構成を用いても部
材や光路の干渉なく、レバーのたわみや振動振幅の変化
を検出することができることは言うまでもない。
密度の高い光を照射し、それによる光強度の強い近視野
光を用いて、加工や精度の高い計測などを行う近視野光
装置を提供することができる。 （実施例５）図２２に本発明の第５の実施例による近視
野光プローブを用いた近視野光装置の一部の構成図を示
す。基本的には図３に示した走査型プローブ顕微鏡２０
０００の構成と同じであり、同一箇所は図示や説明を省
略する。光源（図示省略）からの光を、光ファイバーか
らなる導入ファイバー６３０で近視野光プローブ１００
０近傍まで伝搬させ、導入ファイバー６３０先端に設け
たレンズ６３１で集光して微小開口５に導入する。先端
にレンズ６３１を設けた導入ファイバー６３０は、通常
の光ファイバーの先端を研磨することにより、容易に作
製することができる。この構造により、微小開口５に集
光した光を導入できるため、微小開口５から強度の強い
近視野光を出射することができる。さらに、導入ファイ
バー６３０とレンズ６３１を用いているため、顕微鏡の
対物レンズなどより非常にコンパクトで軽量化すること
ができる。そのため、通常の光てこの構成を用いても部
材や光路の干渉なく、レバーのたわみや振動振幅の変化
を検出することができることは言うまでもない。
【００８２】本実施例では、さらに、近視野光プローブ
１０００と導入ファイバー６３０をファイバーホルダー
６３２とプローブホルダー６３３を用いて一体化し、微
動機構６３４で微動させる。近視野光プローブ１０００
と導入ファイバー６３０が共に小型軽量であるため、一
体化しても小型軽量で、微動機構６３４による高速な移
動が可能となる。近視野光プローブ１０００のレバーの
たわみや振動振幅の変化を検出するためには、小型軽量
化が可能なように、ファイバーホルダー６３２に支持さ
れた干渉検出ファイバー６３５を用いる。干渉検出ファ
イバー６３５は通常の光ファイバーであり、干渉検出フ
ァイバー６３５の出射端はレバーに近接して支持され
る。干渉検出ファイバー６３５の出射端からの光が、レ
バーの反射面で反射して再び干渉検出ファイバー６３５
に戻ってくる。この戻り光強度の変化を干渉検出ファイ
バー６３５の他端で検出することにより、レバーのたわ
みや振動振幅の変化などを検出することが可能である。
１０００と導入ファイバー６３０をファイバーホルダー
６３２とプローブホルダー６３３を用いて一体化し、微
動機構６３４で微動させる。近視野光プローブ１０００
と導入ファイバー６３０が共に小型軽量であるため、一
体化しても小型軽量で、微動機構６３４による高速な移
動が可能となる。近視野光プローブ１０００のレバーの
たわみや振動振幅の変化を検出するためには、小型軽量
化が可能なように、ファイバーホルダー６３２に支持さ
れた干渉検出ファイバー６３５を用いる。干渉検出ファ
イバー６３５は通常の光ファイバーであり、干渉検出フ
ァイバー６３５の出射端はレバーに近接して支持され
る。干渉検出ファイバー６３５の出射端からの光が、レ
バーの反射面で反射して再び干渉検出ファイバー６３５
に戻ってくる。この戻り光強度の変化を干渉検出ファイ
バー６３５の他端で検出することにより、レバーのたわ
みや振動振幅の変化などを検出することが可能である。
【００８３】本実施例のような構成にすることで、近視
野光プローブ１０００と微小開口５への光導入光学系、
レバーの変位検出系などを一体化し、小型軽量にするこ
とができる。そのため、微小開口５からの近視野光強度
を大きくした状態で、近視野光プローブ１０００を微動
させることができる。よって、大面積の試料への対応
や、高速走査などが可能となる。本実施例では、干渉検
出ファイバー６３５を用いたが、例えば静電容量センサ
などを用いても小型軽量化できるので、同様の効果が得
られることは言うまでもない。
野光プローブ１０００と微小開口５への光導入光学系、
レバーの変位検出系などを一体化し、小型軽量にするこ
とができる。そのため、微小開口５からの近視野光強度
を大きくした状態で、近視野光プローブ１０００を微動
させることができる。よって、大面積の試料への対応
や、高速走査などが可能となる。本実施例では、干渉検
出ファイバー６３５を用いたが、例えば静電容量センサ
などを用いても小型軽量化できるので、同様の効果が得
られることは言うまでもない。
【００８４】実施例４及び実施例５に述べた内容は、光
てこ法を用いなくても、近視野光プローブ１０００がレ
バーのたわみや振動振幅の検出機能を有している場合に
は、大きなＮＡの集光レンズを用いることが容易となる
だけでなく、より小型軽量化できるため望ましいことは
言うまでもない。例えば、レバーに圧電薄膜を積層形成
することで、レバーのたわみを検出することも可能とな
る。 （実施例６）図２３は、実施例６に係る近視野光プロー
ブ７０００の概略図であり、走査型プローブ顕微鏡２０
０００に搭載して使用することができる。図１に示す近
視野光プローブ１０００と同一箇所には同じ符号を用い
て説明する。近視野光プローブ７０００は、図１に示す
近視野光プローブ１０００の構成におもり部７０１を加
えた構成からなる。おもり部７０１は、レバー２の長さ
Ｌｘ方向に対して、チップ１とレバー２の固定端７０２
との間のレバー２上に形成される。おもり部７０１の高
さＨ２は、チップ１の高さＨ１と同じかそれよりも低
い。なお、おもり部７０１は、近視野光プローブ２００
０および近視野光プローブ３０００上にも同様に形成し
てもよい。近視野光プローブ７０００は、図２に示した
近視野光プローブ１０００と同様に、ある角度θ１だけ
傾けた状態で試料に近接している。したがって、チップ
１の先端が試料と近接しているときに、おもり部７０１
が試料と干渉することはない。おもり部７０１の材質は
チップ１と同じである。
てこ法を用いなくても、近視野光プローブ１０００がレ
バーのたわみや振動振幅の検出機能を有している場合に
は、大きなＮＡの集光レンズを用いることが容易となる
だけでなく、より小型軽量化できるため望ましいことは
言うまでもない。例えば、レバーに圧電薄膜を積層形成
することで、レバーのたわみを検出することも可能とな
る。 （実施例６）図２３は、実施例６に係る近視野光プロー
ブ７０００の概略図であり、走査型プローブ顕微鏡２０
０００に搭載して使用することができる。図１に示す近
視野光プローブ１０００と同一箇所には同じ符号を用い
て説明する。近視野光プローブ７０００は、図１に示す
近視野光プローブ１０００の構成におもり部７０１を加
えた構成からなる。おもり部７０１は、レバー２の長さ
Ｌｘ方向に対して、チップ１とレバー２の固定端７０２
との間のレバー２上に形成される。おもり部７０１の高
さＨ２は、チップ１の高さＨ１と同じかそれよりも低
い。なお、おもり部７０１は、近視野光プローブ２００
０および近視野光プローブ３０００上にも同様に形成し
てもよい。近視野光プローブ７０００は、図２に示した
近視野光プローブ１０００と同様に、ある角度θ１だけ
傾けた状態で試料に近接している。したがって、チップ
１の先端が試料と近接しているときに、おもり部７０１
が試料と干渉することはない。おもり部７０１の材質は
チップ１と同じである。
【００８５】本実施例による近視野光プローブ７０００
の製造方法は、前述した近視野光プローブ１０００の製
造方法とほぼ同様である。図２４（ａ）は図４（ｂ）で
説明した工程に対応する図である。本実施例の近視野光
プローブ７０００の製造方法においては、図２４（ａ）
に示すようにチップ用マスク１０４と同時におもり部７
０１を形成するためのマスク７０３を形成する。その
後、図２４（ｂ）に示すように、ウエットエッチングや
ドライエッチングによって、チップ１およびおもり部７
０１を形成する。その後の工程は、図４（ｄ）以降と同
じである。以上説明したように、本発明の近視野光プロ
ーブの製造方法によれば、大量生産性を損なわずにおも
り部７０１を形成することができる。また、その他の近
視野光プローブの製造方法においても、チップ用マスク
１０４とおもり部７０１を形成するためのマスクを同時
に形成するだけでおもり部７０１を形成することができ
る。また、同一の透明膜を同時にエッチングすることに
よってチップ１およびおもり部７０１を形成する事によ
って、おもり部７０１の高さＨ２をチップ１の高さＨ１
と同じかそれよりも低く形成する事が容易になる。
の製造方法は、前述した近視野光プローブ１０００の製
造方法とほぼ同様である。図２４（ａ）は図４（ｂ）で
説明した工程に対応する図である。本実施例の近視野光
プローブ７０００の製造方法においては、図２４（ａ）
に示すようにチップ用マスク１０４と同時におもり部７
０１を形成するためのマスク７０３を形成する。その
後、図２４（ｂ）に示すように、ウエットエッチングや
ドライエッチングによって、チップ１およびおもり部７
０１を形成する。その後の工程は、図４（ｄ）以降と同
じである。以上説明したように、本発明の近視野光プロ
ーブの製造方法によれば、大量生産性を損なわずにおも
り部７０１を形成することができる。また、その他の近
視野光プローブの製造方法においても、チップ用マスク
１０４とおもり部７０１を形成するためのマスクを同時
に形成するだけでおもり部７０１を形成することができ
る。また、同一の透明膜を同時にエッチングすることに
よってチップ１およびおもり部７０１を形成する事によ
って、おもり部７０１の高さＨ２をチップ１の高さＨ１
と同じかそれよりも低く形成する事が容易になる。
【００８６】近視野光プローブ７０００のレバー２の形
状は、近視野光プローブ１０００または近視野光プロー
ブ２０００と同様である。しかしながら、近視野光プロ
ーブ７０００のレバー２には、おもり部７０１がレバー
２の固定端７０２よりもチップ１側に形成されているた
め、近視野光プローブ７０００の共振周波数は、近視野
光プローブ１０００、近視野光プローブ２０００および
近視野光プローブ３０００よりも低い。したがって、実
施例３で述べたように、共振周波数の低い近視野光プロ
ーブ７０００によれば、光像のＳ／Ｎ比を向上させるこ
とができる。
状は、近視野光プローブ１０００または近視野光プロー
ブ２０００と同様である。しかしながら、近視野光プロ
ーブ７０００のレバー２には、おもり部７０１がレバー
２の固定端７０２よりもチップ１側に形成されているた
め、近視野光プローブ７０００の共振周波数は、近視野
光プローブ１０００、近視野光プローブ２０００および
近視野光プローブ３０００よりも低い。したがって、実
施例３で述べたように、共振周波数の低い近視野光プロ
ーブ７０００によれば、光像のＳ／Ｎ比を向上させるこ
とができる。
【００８７】さらに、レバー２上におもり部７０１を形
成した近視野光プローブ７０００によれば、レバー２上
のおもり部７０１を形成した部分が厚いため、近視野光
プローブ１０００、近視野光プローブ２０００および近
視野光プローブ３０００よりもバネ定数が大きくなる。
バネ定数の大きな近視野光プローブ７０００は、遮光領
域を設けたことによって生じるエアダンピングによる影
響を低減でき、近視野光プローブ１０００、近視野光プ
ローブ２０００および近視野光プローブ３０００よりも
安定した動作特性が得られる。 （実施例７）本発明の実施例７に係る近視野光プローブ
８０００の概略を図２５に示す。実施例７に係る近視野
光プローブ８０００を走査型プローブ顕微鏡２００００
に搭載して使用することができる。図２３に示した近視
野光プローブ７０００と同一箇所には同じ符号を用いて
説明する。近視野光プローブ８０００は、レバー２のチ
ップ１が形成された面と反対側におもり部８０１が形成
される。おもり部８０１は、レバー２の固定端７０２よ
りも自由端側に形成される。おもり部８０１の厚さＴ１
は５００ｎｍ〜数１０μｍである。また、おもり部８０
１の長さはレバー２の長さＬｘよりも短く、おもり部８
０１の幅はレバー２の幅よりも狭い。おもり部８０１の
材料はレバー２およびチップ１と同じでもよいし、別の
材料でも良い。なお、おもり部８０１は、近視野光プロ
ーブ２０００，近視野光プローブ３０００および近視野
光プローブ７０００にも形成できる。
成した近視野光プローブ７０００によれば、レバー２上
のおもり部７０１を形成した部分が厚いため、近視野光
プローブ１０００、近視野光プローブ２０００および近
視野光プローブ３０００よりもバネ定数が大きくなる。
バネ定数の大きな近視野光プローブ７０００は、遮光領
域を設けたことによって生じるエアダンピングによる影
響を低減でき、近視野光プローブ１０００、近視野光プ
ローブ２０００および近視野光プローブ３０００よりも
安定した動作特性が得られる。 （実施例７）本発明の実施例７に係る近視野光プローブ
８０００の概略を図２５に示す。実施例７に係る近視野
光プローブ８０００を走査型プローブ顕微鏡２００００
に搭載して使用することができる。図２３に示した近視
野光プローブ７０００と同一箇所には同じ符号を用いて
説明する。近視野光プローブ８０００は、レバー２のチ
ップ１が形成された面と反対側におもり部８０１が形成
される。おもり部８０１は、レバー２の固定端７０２よ
りも自由端側に形成される。おもり部８０１の厚さＴ１
は５００ｎｍ〜数１０μｍである。また、おもり部８０
１の長さはレバー２の長さＬｘよりも短く、おもり部８
０１の幅はレバー２の幅よりも狭い。おもり部８０１の
材料はレバー２およびチップ１と同じでもよいし、別の
材料でも良い。なお、おもり部８０１は、近視野光プロ
ーブ２０００，近視野光プローブ３０００および近視野
光プローブ７０００にも形成できる。
【００８８】本発明の実施例７に係る近視野光プローブ
８０００によれば、本発明の実施の形態６で説明した効
果に加え、おもり部８０１が、チップ１を形成した側と
反対側に形成されているため、大きな起伏を有する試料
を観察する場合でもおもり部８０１が試料と干渉するこ
とがないという効果がある。
８０００によれば、本発明の実施の形態６で説明した効
果に加え、おもり部８０１が、チップ１を形成した側と
反対側に形成されているため、大きな起伏を有する試料
を観察する場合でもおもり部８０１が試料と干渉するこ
とがないという効果がある。
【００８９】図２６を用いて本実施例の近視野光プロー
ブ８０００の製造方法を説明する。なお、図４〜５に示
す近視野光プローブ１０００の製造方法と同一箇所には
同じ符号を用いて説明する。
ブ８０００の製造方法を説明する。なお、図４〜５に示
す近視野光プローブ１０００の製造方法と同一箇所には
同じ符号を用いて説明する。
【００９０】まず、図２６（ａ）に示すように、基板１
０２上に段差形成用マスク８０２を形成し、ウエットエ
ッチングやドライエッチングによって基板１０２に段差
８０３を形成する。段差８０３の深さはおもり部８０１
の厚さＴ１と同じである。
０２上に段差形成用マスク８０２を形成し、ウエットエ
ッチングやドライエッチングによって基板１０２に段差
８０３を形成する。段差８０３の深さはおもり部８０１
の厚さＴ１と同じである。
【００９１】次に、段差形成用マスク８０２を除去し、
図２６（ｂ）に示すように、段差８０３を形成した基板
１０２上におもり部用材料８０４を堆積する。おもり部
用材料８０４の厚さは、段差８０３の深さよりも厚い。
おもり部用材料８０４の材料はおもり部８０１の材料と
同一である。
図２６（ｂ）に示すように、段差８０３を形成した基板
１０２上におもり部用材料８０４を堆積する。おもり部
用材料８０４の厚さは、段差８０３の深さよりも厚い。
おもり部用材料８０４の材料はおもり部８０１の材料と
同一である。
【００９２】次に、研磨、エッチバックなどの方法によ
って、おもり部用材料８０４を除去していき、図２６
（ｃ）に示すように、基板１０２におもり部用材料８０
４が埋め込まれた形状を形成する。
って、おもり部用材料８０４を除去していき、図２６
（ｃ）に示すように、基板１０２におもり部用材料８０
４が埋め込まれた形状を形成する。
【００９３】次に、図２６（ｄ）に示すように、透明体
１０１を堆積する。これ以降の工程は、基板１０２にお
もり部用材料８０４が埋め込まれていること以外は、実
施例１で説明した近視野光プローブ１０００の製造方法
と同じであるため、説明を省略する。
１０１を堆積する。これ以降の工程は、基板１０２にお
もり部用材料８０４が埋め込まれていること以外は、実
施例１で説明した近視野光プローブ１０００の製造方法
と同じであるため、説明を省略する。
【００９４】以上説明したように、本実施例の近視野光
プローブ８０００の製造方法によれば、近視野光プロー
ブ８０００をバッチプロセスによって作製する事ができ
る。したがって、大量生産によって安価な近視野光プロ
ーブ８０００を提供することができる。
プローブ８０００の製造方法によれば、近視野光プロー
ブ８０００をバッチプロセスによって作製する事ができ
る。したがって、大量生産によって安価な近視野光プロ
ーブ８０００を提供することができる。
【００９５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の第一の実
施例によれば、微小開口の上部が透明体で充填された構
造であるため、微小開口に異物が侵入することがない。
したがって、近視野光プローブから発生する近視野光の
強度が安定する。また、入射光または／および検出光の
波長に対して透明な材料によって充填されたチップによ
って、チップの耐衝撃性や、耐摩耗性が向上する。ま
た、チップを構成する材料の屈折率は、空気よりも大き
いため、チップ内を伝搬する光の波長が空気中よりも短
くなる。したがって、空気中を伝搬して微小開口を透過
する場合よりも、微小開口を透過する光量が多くなるた
め、微小開口から照射される近視野光の強度を大きくす
ることができる。また、チップをダイヤモンドによって
形成することによって、チップの耐摩耗性が向上し、さ
らに、屈折率が高いため微小開口から照射される近視野
光の強度を大きくすることができる。また、チップの先
端が遮光膜の端面よりも突出した構造である場合、チッ
プの先端半径が小さいため、走査型プローブ顕微鏡の凹
凸像や光像の解像度を向上させることができる。また、
チップの先端が遮光膜の端面よりも突出した構造の場
合、チップの先端と微小開口の中心位置が一致するた
め、凹凸像と光像の位置ずれ非常に小さい。また、近視
野光プローブが式（４）を満たすＬ１を持つ場合、チッ
プの先端が常に試料と接触し、かつ、入射光または／お
よび検出光以外の漏れ光を完全に遮光することができる
ため、凹凸像と光像を安定して取得することができる。
また、近視野光プローブに光を入射または／および近視
野光プローブから光を検出するためのレンズのＮＡを大
きくしても、レバーが透明体であるため、チップに入射
または／およびチップから検出する光のケラレがないた
め、効率良く微小開口まで入射光を導くこと、または／
および微小開口から検出光を検出することができ、微小
開口から照射される近視野光の発生効率および／または
微小開口における検出効率を大きくすることができる。
また、透明体であるレバーおよびチップを伝搬して微小
開口から近視野光を発生させる、または／および、微小
開口において試料の光学情報を検出する近視野光プロー
ブは、入射光の波長に対して透過率の高い波長領域が広
い。したがって、分光分析などの応用分野に走査型プロ
ーブ顕微鏡を使用することができる。また、強度の大き
な近視野光を発生させることができるため、フォトリソ
グラフィー、光造形、光ＣＶＤ、熱的加工などに必要な
エネルギー密度を持つ近視野光を照射することができ、
光加工装置として走査型プローブ顕微鏡を用いることが
でき、同時に、凹凸像の分解能の高い近視野光プローブ
を用いて加工形状の観察を行うことができる。分光分析
や加工装置としての走査型プローブ顕微鏡は、近視野光
プローブから発生する近視野光の強度、または／およ
び、微小開口における光情報の検出効率が大きいため、
分析や加工にかかる時間を短くすることができる。ま
た、近視野光プローブをマルチカンチレバーにすること
によって、大面積を短時間で分析、加工することができ
る。
施例によれば、微小開口の上部が透明体で充填された構
造であるため、微小開口に異物が侵入することがない。
したがって、近視野光プローブから発生する近視野光の
強度が安定する。また、入射光または／および検出光の
波長に対して透明な材料によって充填されたチップによ
って、チップの耐衝撃性や、耐摩耗性が向上する。ま
た、チップを構成する材料の屈折率は、空気よりも大き
いため、チップ内を伝搬する光の波長が空気中よりも短
くなる。したがって、空気中を伝搬して微小開口を透過
する場合よりも、微小開口を透過する光量が多くなるた
め、微小開口から照射される近視野光の強度を大きくす
ることができる。また、チップをダイヤモンドによって
形成することによって、チップの耐摩耗性が向上し、さ
らに、屈折率が高いため微小開口から照射される近視野
光の強度を大きくすることができる。また、チップの先
端が遮光膜の端面よりも突出した構造である場合、チッ
プの先端半径が小さいため、走査型プローブ顕微鏡の凹
凸像や光像の解像度を向上させることができる。また、
チップの先端が遮光膜の端面よりも突出した構造の場
合、チップの先端と微小開口の中心位置が一致するた
め、凹凸像と光像の位置ずれ非常に小さい。また、近視
野光プローブが式（４）を満たすＬ１を持つ場合、チッ
プの先端が常に試料と接触し、かつ、入射光または／お
よび検出光以外の漏れ光を完全に遮光することができる
ため、凹凸像と光像を安定して取得することができる。
また、近視野光プローブに光を入射または／および近視
野光プローブから光を検出するためのレンズのＮＡを大
きくしても、レバーが透明体であるため、チップに入射
または／およびチップから検出する光のケラレがないた
め、効率良く微小開口まで入射光を導くこと、または／
および微小開口から検出光を検出することができ、微小
開口から照射される近視野光の発生効率および／または
微小開口における検出効率を大きくすることができる。
また、透明体であるレバーおよびチップを伝搬して微小
開口から近視野光を発生させる、または／および、微小
開口において試料の光学情報を検出する近視野光プロー
ブは、入射光の波長に対して透過率の高い波長領域が広
い。したがって、分光分析などの応用分野に走査型プロ
ーブ顕微鏡を使用することができる。また、強度の大き
な近視野光を発生させることができるため、フォトリソ
グラフィー、光造形、光ＣＶＤ、熱的加工などに必要な
エネルギー密度を持つ近視野光を照射することができ、
光加工装置として走査型プローブ顕微鏡を用いることが
でき、同時に、凹凸像の分解能の高い近視野光プローブ
を用いて加工形状の観察を行うことができる。分光分析
や加工装置としての走査型プローブ顕微鏡は、近視野光
プローブから発生する近視野光の強度、または／およ
び、微小開口における光情報の検出効率が大きいため、
分析や加工にかかる時間を短くすることができる。ま
た、近視野光プローブをマルチカンチレバーにすること
によって、大面積を短時間で分析、加工することができ
る。
【００９６】また、本発明の実施例１に係る近視野光プ
ローブの製造方法によれば、近視野光プローブを製造す
ることができる。また、上記で説明した製造方法は、シ
リコンプロセスを用いているため、近視野光プローブを
大量に、再現性良く製造することができる。したがっ
て、近視野光プローブを安価に提供することができる。
また、レバーを小型化することが容易であるため、近視
野光プローブのレバーの共振周波数を高くし、同時に、
バネ定数を小さくすることができる。従って、走査型プ
ローブ顕微鏡において、チップの先端と試料との距離制
御を安定して行うことができ、かつ、チップの先端及び
試料の損傷を抑えることができ、さらに、走査型プロー
ブ顕微鏡の走査速度を大きくすることができる。また、
透明体とチップ用マスクの密着性を制御することによっ
て、任意のチップの先端角を得ることができる。従っ
て、チップ先端の先端角を大きくすることによって、微
小開口から照射または／および検出される近視野光の強
度を大きくすることができる。また、チップの形成工程
を複数回行うことによって、複数のテーパ角を持つチッ
プを得ることができる。従って、チップの先端角を小さ
くし、チップの途中までのテーパー角を大きくすること
によって、凹凸像と光像の高分解能化と近視野光の高発
生効率を同時に満たす近視野光プローブを提供すること
ができる。また、図４（ｂ）の上面からみたチップ用マ
スクの外形を円や多角形にすることによって、チップの
形状を円錐または任意の多角錘にすることができる。チ
ップが円錐の場合、微小開口の形状は円となり、近視野
光プローブに入射する光の偏光特性を制御することによ
り、任意の偏光特性をもつ近視野光を微小開口から照射
することができる。また、チップの形状が多角錘の場
合、微小開口の形状は、多角形となり、特定方向の偏光
方向に大きな強度をもつ光を試料に照射することができ
る。また、基板にフレネルレンズのパターンを形成し、
フレネルレンズのパターン上にチップ１を形成すること
や、透明体の堆積時にチップの形成される部分の透明体
に、屈折率分布を有する部分を形成することや、基板の
チップを形成する部分に、レンズ状の凹部を形成し、透
明体を堆積することなどによってチップ上にレンズを有
する近視野光プローブを得ることができる。従って、微
小開口から発生する近視野光の強度を大きくすることが
できる。また、近視野光プローブの製造方法によれば、
基部に複数のレバー、チップ、微小開口を有するマルチ
カンチレバーを形成することが容易である。マルチカン
チレバーによれば、複数のチップや微小開口を同時に走
査することが可能でるため、大面積を高速に観察するこ
とができる。また、近視野光プローブの製造方法によれ
ば、同様な製造方法によって作製される圧電素子や静電
容量型のセンサをレバーに集積する事が容易であるた
め、光てこを用いなくても、レバーのたわみを検出する
ことができる。また、水晶をはじめとする圧電体でレバ
ーを構成し、電極を形成することによってもレバーのた
わみを検出することができる。さらに、レバーが水晶で
構成された場合には、レバーのたわみ検出、および／ま
たは、レバーの加振を行うこともできる。
ローブの製造方法によれば、近視野光プローブを製造す
ることができる。また、上記で説明した製造方法は、シ
リコンプロセスを用いているため、近視野光プローブを
大量に、再現性良く製造することができる。したがっ
て、近視野光プローブを安価に提供することができる。
また、レバーを小型化することが容易であるため、近視
野光プローブのレバーの共振周波数を高くし、同時に、
バネ定数を小さくすることができる。従って、走査型プ
ローブ顕微鏡において、チップの先端と試料との距離制
御を安定して行うことができ、かつ、チップの先端及び
試料の損傷を抑えることができ、さらに、走査型プロー
ブ顕微鏡の走査速度を大きくすることができる。また、
透明体とチップ用マスクの密着性を制御することによっ
て、任意のチップの先端角を得ることができる。従っ
て、チップ先端の先端角を大きくすることによって、微
小開口から照射または／および検出される近視野光の強
度を大きくすることができる。また、チップの形成工程
を複数回行うことによって、複数のテーパ角を持つチッ
プを得ることができる。従って、チップの先端角を小さ
くし、チップの途中までのテーパー角を大きくすること
によって、凹凸像と光像の高分解能化と近視野光の高発
生効率を同時に満たす近視野光プローブを提供すること
ができる。また、図４（ｂ）の上面からみたチップ用マ
スクの外形を円や多角形にすることによって、チップの
形状を円錐または任意の多角錘にすることができる。チ
ップが円錐の場合、微小開口の形状は円となり、近視野
光プローブに入射する光の偏光特性を制御することによ
り、任意の偏光特性をもつ近視野光を微小開口から照射
することができる。また、チップの形状が多角錘の場
合、微小開口の形状は、多角形となり、特定方向の偏光
方向に大きな強度をもつ光を試料に照射することができ
る。また、基板にフレネルレンズのパターンを形成し、
フレネルレンズのパターン上にチップ１を形成すること
や、透明体の堆積時にチップの形成される部分の透明体
に、屈折率分布を有する部分を形成することや、基板の
チップを形成する部分に、レンズ状の凹部を形成し、透
明体を堆積することなどによってチップ上にレンズを有
する近視野光プローブを得ることができる。従って、微
小開口から発生する近視野光の強度を大きくすることが
できる。また、近視野光プローブの製造方法によれば、
基部に複数のレバー、チップ、微小開口を有するマルチ
カンチレバーを形成することが容易である。マルチカン
チレバーによれば、複数のチップや微小開口を同時に走
査することが可能でるため、大面積を高速に観察するこ
とができる。また、近視野光プローブの製造方法によれ
ば、同様な製造方法によって作製される圧電素子や静電
容量型のセンサをレバーに集積する事が容易であるた
め、光てこを用いなくても、レバーのたわみを検出する
ことができる。また、水晶をはじめとする圧電体でレバ
ーを構成し、電極を形成することによってもレバーのた
わみを検出することができる。さらに、レバーが水晶で
構成された場合には、レバーのたわみ検出、および／ま
たは、レバーの加振を行うこともできる。
【００９７】また、本発明の第２の実施例によれば、本
発明の第１の実施例よりも、遮光領域を広げることが可
能であり、カンチレバー表面での反射による漏れ光によ
る影響が少なくなるため、Ｓ／Ｎ比の良い光学像を得る
ことができる。また、近視野光プローブの遮光領域を広
げることによって、走査型プローブ顕微鏡において、光
ファイバーとレバーの間隔を広げても漏れ光の影響を受
けずに、光学像を得ることができる。さらに、走査型プ
ローブ顕微鏡の近視野光プローブへの光入射または／お
よび近視野光プローブからの検出手段がレンズのみによ
る集光である場合、レンズのＮＡが小さくても、漏れ光
の影響を受けずにＳ／Ｎ比の良い光学像を得ることが可
能である。また、一般に、レンズのＮＡが小さいほど、
レンズの焦点距離が長くなり、かつ、レンズの焦点深度
が大きくなるため、近視野光プローブとレンズの間隔を
大きく取ることができるため、近視野光プローブの位置
あわせが容易になり、走査型プローブ顕微鏡の操作を簡
易化できる。
発明の第１の実施例よりも、遮光領域を広げることが可
能であり、カンチレバー表面での反射による漏れ光によ
る影響が少なくなるため、Ｓ／Ｎ比の良い光学像を得る
ことができる。また、近視野光プローブの遮光領域を広
げることによって、走査型プローブ顕微鏡において、光
ファイバーとレバーの間隔を広げても漏れ光の影響を受
けずに、光学像を得ることができる。さらに、走査型プ
ローブ顕微鏡の近視野光プローブへの光入射または／お
よび近視野光プローブからの検出手段がレンズのみによ
る集光である場合、レンズのＮＡが小さくても、漏れ光
の影響を受けずにＳ／Ｎ比の良い光学像を得ることが可
能である。また、一般に、レンズのＮＡが小さいほど、
レンズの焦点距離が長くなり、かつ、レンズの焦点深度
が大きくなるため、近視野光プローブとレンズの間隔を
大きく取ることができるため、近視野光プローブの位置
あわせが容易になり、走査型プローブ顕微鏡の操作を簡
易化できる。
【００９８】また、本発明の第２実施例で説明した製造
方法によれば、本発明の第２実施例の近視野光プローブ
２０００を容易に製造でき、第１実施例で説明した製造
方法と同様の効果が得られる。また、第２実施例の近視
野光プローブ製造方法によれば、傾斜部に遮光膜を形成
することは、第１実施例の近視野光プローブのレバー側
面に遮光膜を形成するよりも容易であるため、第２実施
例の近視野光プローブのレバー側面に対する遮光が容易
になる。
方法によれば、本発明の第２実施例の近視野光プローブ
２０００を容易に製造でき、第１実施例で説明した製造
方法と同様の効果が得られる。また、第２実施例の近視
野光プローブ製造方法によれば、傾斜部に遮光膜を形成
することは、第１実施例の近視野光プローブのレバー側
面に遮光膜を形成するよりも容易であるため、第２実施
例の近視野光プローブのレバー側面に対する遮光が容易
になる。
【００９９】また、本発明の第３実施例によれば、近視
野光プローブは、本発明の第２実施例よりも、遮光領域
を広げることができ、Ｓ／Ｎ比の高い光学像を得ること
ができる。また、第２実施例で説明した傾斜部を第３実
施例の近視野光プローブに適用することによって、さら
に遮光領域を広げることができる。
野光プローブは、本発明の第２実施例よりも、遮光領域
を広げることができ、Ｓ／Ｎ比の高い光学像を得ること
ができる。また、第２実施例で説明した傾斜部を第３実
施例の近視野光プローブに適用することによって、さら
に遮光領域を広げることができる。
【０１００】また、本発明の第３実施例による製造方法
によれば、第３実施例で説明した近視野光プローブを得
ることができ、かつ、シリコンプロセスを用いて製造す
るため、大量に、性能が均一な近視野光プローブを得る
ことができる。したがって、安価な近視野光プローブを
提供することができる。
によれば、第３実施例で説明した近視野光プローブを得
ることができ、かつ、シリコンプロセスを用いて製造す
るため、大量に、性能が均一な近視野光プローブを得る
ことができる。したがって、安価な近視野光プローブを
提供することができる。
【０１０１】また、本発明の第３の実施例によれば、レ
バーの先端にひさし部、連結部といったおもりを設ける
ことによって近視野光プローブ共振周波数を低くするこ
とができ、Ｓ／Ｎ比の良い光像を取得することができ
る。
バーの先端にひさし部、連結部といったおもりを設ける
ことによって近視野光プローブ共振周波数を低くするこ
とができ、Ｓ／Ｎ比の良い光像を取得することができ
る。
【０１０２】また、本発明の第４実施例によれば、光て
こ法や同様の方法を用いてレバーのたわみや振動振幅の
変化を検出すると共に、ＮＡの大きな集光レンズを用い
ることができるため、微小開口に光密度の高い光を導入
でき、微小開口から出射される近視野光強度を大きくす
ることができる。よって、本発明の近視野光装置は、観
察に用いる顕微鏡としてだけではなく、Ｓ／Ｎの高い計
測や加工などの用途にも使用可能となる。
こ法や同様の方法を用いてレバーのたわみや振動振幅の
変化を検出すると共に、ＮＡの大きな集光レンズを用い
ることができるため、微小開口に光密度の高い光を導入
でき、微小開口から出射される近視野光強度を大きくす
ることができる。よって、本発明の近視野光装置は、観
察に用いる顕微鏡としてだけではなく、Ｓ／Ｎの高い計
測や加工などの用途にも使用可能となる。
【０１０３】また、本発明の第５実施例によれば、微小
開口への光導入系や、レバーのたわみや振動振幅の変化
検出系を小型軽量にできるため、近視野光プローブとそ
れらを一体化して、高速に微動させることができる。そ
のため、近視野光プローブを用いて大面積の試料を観察
測定することや、近視野光プローブを高速走査すること
などが可能となる。
開口への光導入系や、レバーのたわみや振動振幅の変化
検出系を小型軽量にできるため、近視野光プローブとそ
れらを一体化して、高速に微動させることができる。そ
のため、近視野光プローブを用いて大面積の試料を観察
測定することや、近視野光プローブを高速走査すること
などが可能となる。
【０１０４】また、本発明の第６実施例によれば、共振
周波数が低く、かつ、バネ定数の大きな近視野光プロー
ブが得られ、光像のＳ／Ｎ比を向上させることと、エア
ダンピングによる影響を低減した安定した動作特性が得
られる。また、本発明の第６実施例による製造方法によ
れば、第６実施例で説明した近視野光プローブを得るこ
とができるとともに、バッチプロセスによって製造でき
るため、安価で、性能が均一な近視野光プローブを提供
することができる。また、同一の透明膜を同時にエッチ
ングすることによりチップおよびおもり部を形成する事
によって、おもり部の高さをチップの高さと同じかそれ
よりも低く形成する事が容易になる。
周波数が低く、かつ、バネ定数の大きな近視野光プロー
ブが得られ、光像のＳ／Ｎ比を向上させることと、エア
ダンピングによる影響を低減した安定した動作特性が得
られる。また、本発明の第６実施例による製造方法によ
れば、第６実施例で説明した近視野光プローブを得るこ
とができるとともに、バッチプロセスによって製造でき
るため、安価で、性能が均一な近視野光プローブを提供
することができる。また、同一の透明膜を同時にエッチ
ングすることによりチップおよびおもり部を形成する事
によって、おもり部の高さをチップの高さと同じかそれ
よりも低く形成する事が容易になる。
【０１０５】また、本発明の第７の実施例によれば、本
発明の第６実施例の効果に加えて、カンチレバー上のお
もりが、チップが形成された側と反対側に形成されてい
るため、起伏の大きな試料の観察において、おもりが試
料と接触することがない。したがって、起伏の大きな試
料の観察を安定して行うことができる。また、本発明の
第７の実施例による製造方法によれば、第７実施例で説
明した近視野光プローブを得ることができるとともに、
バッチプロセスによって製造できるため、安価で、性能
が均一な近視野光プローブを提供することができる。
発明の第６実施例の効果に加えて、カンチレバー上のお
もりが、チップが形成された側と反対側に形成されてい
るため、起伏の大きな試料の観察において、おもりが試
料と接触することがない。したがって、起伏の大きな試
料の観察を安定して行うことができる。また、本発明の
第７の実施例による製造方法によれば、第７実施例で説
明した近視野光プローブを得ることができるとともに、
バッチプロセスによって製造できるため、安価で、性能
が均一な近視野光プローブを提供することができる。
【図１】本発明の第１の実施例による近視野光プローブ
の構成図である。
の構成図である。
【図２】本発明の第１の実施例による近視野光プローブ
のチップが試料と近接した状態を表す図である。
のチップが試料と近接した状態を表す図である。
【図３】本発明の第１実施例による近視野光プローブを
用いた走査型プローブ顕微鏡の構成図である。
用いた走査型プローブ顕微鏡の構成図である。
【図４】本発明の第１実施例による近視野光プローブの
製造方法を説明した図である。
製造方法を説明した図である。
【図５】本発明の第１実施例による近視野光プローブの
製造方法を説明した図である。
製造方法を説明した図である。
【図６】本発明の第２実施例による近視野光プローブの
構成図である。
構成図である。
【図７】本発明の第２実施例による近視野光プローブの
断面図である。
断面図である。
【図８】本発明の第２実施例による近視野光プローブの
チップが試料と近接した状態を表す図である。
チップが試料と近接した状態を表す図である。
【図９】本発明の第３実施例による近視野光プローブの
構成図である。
構成図である。
【図１０】本発明の第３実施例による近視野光プローブ
のチップが試料と近接した状態を表す図である。
のチップが試料と近接した状態を表す図である。
【図１１】本発明の第３実施例による近視野光プローブ
の先端部分の斜視図である。
の先端部分の斜視図である。
【図１２】本発明の第３実施例による近視野光プローブ
の先端部分の斜視図である。
の先端部分の斜視図である。
【図１３】本発明の第３実施例による近視野光プローブ
の製造方法を説明した図である。
の製造方法を説明した図である。
【図１４】本発明の第３実施例による近視野光プローブ
の製造方法を説明した図である。
の製造方法を説明した図である。
【図１５】本発明の第３実施例による近視野光プローブ
の製造方法を説明した図である。
の製造方法を説明した図である。
【図１６】従来の光ファイバープローブの構成図であ
る。
る。
【図１７】従来のＳＮＯＭ用プローブの構成図である。
【図１８】本発明の第４実施例による近視野光プローブ
を用いた近視野光装置の一部の構成図である。
を用いた近視野光装置の一部の構成図である。
【図１９】本発明の第４実施例による近視野光プローブ
を用いた近視野光装置の一部の構成図である。
を用いた近視野光装置の一部の構成図である。
【図２０】本発明の第４実施例による近視野光プローブ
を用いた近視野光装置の一部の構成図である。
を用いた近視野光装置の一部の構成図である。
【図２１】本発明の第４実施例による近視野光プローブ
を用いた近視野光装置の一部の構成図である。
を用いた近視野光装置の一部の構成図である。
【図２２】本発明の第５実施例による近視野光プローブ
を用いた近視野光装置の一部の構成図である。
を用いた近視野光装置の一部の構成図である。
【図２３】本発明の第６実施例による近視野光プローブ
の構成図である。
の構成図である。
【図２４】本発明の第６実施例による近視野光プローブ
の製造方法を説明した図である。
の製造方法を説明した図である。
【図２５】本発明の第７実施例による近視野光プローブ
の構成図である。
の構成図である。
【図２６】本発明の第７実施例による近視野光プローブ
の製造方法を説明した図である。
の製造方法を説明した図である。
１ チップ ２ レバー ３ 基部 ４ 遮光膜 ５ 微小開口 ６ 試料 ７ 傾斜部 ８ 連結部 ９ ひさし部 Ｈ チップの高さ θ１ カンチレバーの傾斜角度 Ｒ１ 入射光のスポット径または／および微小開口に
よって検出した光を検出器に集光するレンズのカンチレ
バー上でのスポット径 Ｌ１ チップの中心からカンチレバーの自由端までの
距離 ６０４ レーザ発振器 ６０６ 光電変換部 ６２１ 集光レンズ ６３０ 導入ファイバー ６３１ レンズ ６３５ 干渉検出ファイバー ７０１、８０１ おもり部
よって検出した光を検出器に集光するレンズのカンチレ
バー上でのスポット径 Ｌ１ チップの中心からカンチレバーの自由端までの
距離 ６０４ レーザ発振器 ６０６ 光電変換部 ６２１ 集光レンズ ６３０ 導入ファイバー ６３１ レンズ ６３５ 干渉検出ファイバー ７０１、８０１ おもり部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (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 株 式会社エスアイアイ・アールディセンター 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 株 式会社エスアイアイ・アールディセンター 内 (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 株 式会社エスアイアイ・アールディセンター 内 (72)発明者 市原 進 千葉県千葉市美浜区中瀬１丁目８番地 株 式会社エスアイアイ・アールディセンター 内 Ｆターム(参考） 2F065 AA49 FF00 GG04 LL00 LL02 LL04 LL12
Claims (30)
- 【請求項１】 カンチレバーと、 前記カンチレバーを支持する基部と、 前記カンチレバーに形成され、前記基部とは反対側の面
に形成された錘状のチップと、 前記チップの先端に形成された微小開口と、 前記カンチレバーの前記基部とは反対側の面、及び、前
記チップの前記微小開口以外の面に形成された遮光膜
と、を備え、 前記チップと前記カンチレバーが、前記微小開口におい
て発生および／あるいは検出する光の波長に対して透過
率の高い透明材料を用いて形成され、前記チップが前記
透明材料で充填されていることを特徴とする近視野光プ
ローブ。 - 【請求項２】 前記チップを形成する透明材料と前記カ
ンチレバーを形成する透明材料が、同一の透明材料で形
成されていることを特徴とする請求項１記載の近視野光
プローブ。 - 【請求項３】 前記透明材料が、二酸化ケイ素であるこ
とを特徴とする請求項２記載の近視野光プローブ。 - 【請求項４】 前記チップを形成する透明材料と前記カ
ンチレバーを形成する透明材料は、光学的特性が異なる
ことを特徴とする請求項１に記載の近視野光プローブ。 - 【請求項５】 前記チップが円錐形状であることを特徴
とする請求項１から４のいずれか一項に記載の近視野光
プローブ。 - 【請求項６】 前記チップが錘体の側面の角度が異なる
複数の錘体からなることを特徴とする請求項１から５の
いずれか一項に記載の近視野光プローブ。 - 【請求項７】 前記カンチレバーが、前記微小開口に入
射光を集光するためのまたは／および前記微小開口で検
出した光をコリメートするためのレンズ、を備えること
を特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の近
視野光プローブ。 - 【請求項８】 前記レンズが、前記カンチレバーの前記
基部側に形成されたフレネルレンズであることを特徴と
する請求項７記載の近視野光プローブ。 - 【請求項９】 前記レンズが、前記カンチレバー内の屈
折率分布を制御して形成される屈折率分布型レンズであ
ることを特徴とする請求項７記載の近視野光プローブ。 - 【請求項１０】 前記チップの先端が前記遮光膜の端面
と略同一平面内に位置することを特徴とする請求項１か
ら９のいずれか一項に記載の近視野光プローブ。 - 【請求項１１】 前記チップの先端が、前記遮光膜の端
面よりも突出しており、その突出量が、前記微小開口へ
の入射光、または／及び、前記微小開口で検出する光の
波長の半分以下であることを特徴とする請求項１から９
のいずれか一項に記載の近視野光プローブ。 - 【請求項１２】 カンチレバーと、 前記カンチレバーを支持する基部と、 前記カンチレバーに形成され、前記基部とは反対側の面
に形成された錘状のチップと、 前記チップの先端に形成された微小開口と、 前記カンチレバーの前記基部とは反対側の面、及び、前
記チップの前記微小開口以外の面に形成された遮光膜
と、を備え、 前記チップの高さをＨ、前記カンチレバーの傾斜角度を
θ１、前記チップに入射する入射光の前記カンチレバー
上でのスポット径または／および前記微小開口によって
検出し、検出器に入射する光の前記カンチレバー上での
スポット径をＲ１、前記チップの中心から前記カンチレ
バーの自由端までの距離をＬ１としたとき、 Ｒ１＜Ｌ１＜Ｈ／ｔａｎθ１ を満たすＬ１を有することを特徴とする近視野光プロー
ブ。 - 【請求項１３】 前記カンチレバーの先端が、前記チッ
プ側から前記基部側に広がるような傾斜部を有している
ことを特徴とする請求項１から１２のいずれか一項に記
載の近視野光プローブ。 - 【請求項１４】 前記カンチレバーの側面が、前記チッ
プ側から前記基部側に広がるような傾斜部を有している
ことを特徴とする請求項１から１３のいずれか一項に記
載の近視野光プローブ。 - 【請求項１５】 前記カンチレバーの先端に、前記基部
側に突出するように形成された薄板状の連結部が形成さ
れ、前記連結部から前記カンチレバーと略平行に伸びる
薄板状のひさし部が形成されている事を特徴とする請求
項１から１４のいずれか一項に記載の近視野光プロー
ブ。 - 【請求項１６】 前記カンチレバー上に、前記カンチレ
バーの固定端よりも自由端側に、前記チップとは別の凸
部を有することを特徴とする請求項１から１５のいずれ
か一項に記載の近視野光プローブ。 - 【請求項１７】 前記凸部が、前記カンチレバー上の前
記チップが形成された側の前記チップよりも固定端側に
形成されており、前記凸部の高さが前記チップの高さ以
下であることを特徴とする請求項１６に記載の近視野光
プローブ。 - 【請求項１８】 前記凸部が、前記カンチレバー上の前
記チップが形成された側と反対側に形成されていること
を特徴とする請求項１６に記載の近視野光プローブ。 - 【請求項１９】 請求項１３または請求項１４に記載の
近視野光プローブの製造方法であって、前記カンチレバ
ーの外形形成工程が、前記傾斜部を形成するための等方
性エッチング工程を含むことを特徴とする近視野光プロ
ーブの製造方法。 - 【請求項２０】 請求項１５に記載の近視野光プローブ
の製造方法であって、前記連結部および前記ひさし部の
形成工程が、基板に段差を形成する工程と、前記基板に
前記透明材料を堆積する工程を含む事を特徴とする近視
野光プローブの製造方法。 - 【請求項２１】 請求項1６または請求項１７に記載の
近視野光プローブの製造方法であって、前記凸部と前記
チップを同時に形成する工程を備えることを特徴とする
近視野光プローブの製造方法。 - 【請求項２２】 請求項１６または請求項１８に記載の
近視野光プローブの製造方法であって、前記凸部を形成
するための型を形成する工程と、前記型に前記凸部とな
る材料を堆積する工程と、前記凸部となる材料を平坦化
する工程と、前記凸部となる材料が埋め込まれた基板上
に前記チップを形成する工程と、を備えることを特徴と
する近視野光プローブの製造方法。 - 【請求項２３】 前記凸部となる材料を平坦化する工程
が、研磨工程であることを特徴とする請求項２２に記載
の近視野光プローブの製造方法。 - 【請求項２４】 請求項１から請求項１８のいずれか一
項に記載の近視野光プローブを用いる近視野光装置であ
って、 前記微小開口へ光を導入あるいは前記微小開口からの光
を検出する導入／検出光学系と、 前記微小開口と前記試料との距離を検出する検出手段
と、 前記試料および／あるいは前記近視野光プローブを微動
させる微動機構と、を備え、 前記検出手段が光てこ法を用い、 前記導入／検出光学系のレンズと前記検出手段のミラー
とが一体化していることを特徴とする近視野光装置。 - 【請求項２５】 請求項１から請求項１８のいずれか一
項に記載の近視野光プローブを用いる近視野光装置であ
って、 前記微小開口へ光を導入あるいは前記微小開口からの光
を検出する導入／検出光学系と、 前記微小開口と前記試料との距離を検出する検出手段
と、 前記試料および／あるいは前記近視野光プローブを微動
させる微動機構と、を備え、 前記検出手段が、前記カンチレバーと略垂直な面内に光
源と光検出器を有することを特徴とする近視野光装置。 - 【請求項２６】 前記光検出器が、前記光源から出射し
た光の前記カンチレバーでの反射光を検出することを特
徴とする請求項２５に記載の近視野光装置。 - 【請求項２７】 前記光検出器が、前記光源から出射し
た光の前記カンチレバーでの回折光を検出することを特
徴とする請求項２５に記載の近視野光装置。 - 【請求項２８】 請求項１から請求項１８のいずれか一
項に記載の近視野光プローブを用いる近視野光装置であ
って、 前記微小開口へ光を導入あるいは前記微小開口からの光
を検出する導入／検出光学系と、 前記微小開口と前記試料との距離を検出する検出手段
と、 前記試料および／あるいは前記近視野光プローブを微動
させる微動機構と、を備え、 前記検出手段が、前記カンチレバーに接近して配置され
た光ファイバーと前記カンチレバー間での干渉を検出す
ることを特徴とする近視野光装置。 - 【請求項２９】 請求項１から請求項１８のいずれか一
項に記載の近視野光プローブを用いる近視野光装置であ
って、 前記微小開口へ光を導入あるいは前記微小開口からの光
を検出する導入／検出光学系と、 前記微小開口と前記試料との距離を検出する検出手段
と、 前記試料および／あるいは前記近視野光プローブを微動
させる微動機構と、を備え、 前記検出手段が、前記近視野光プローブに設けられたカ
ンチレバーの変位検出手段であることを特徴とする近視
野光装置。 - 【請求項３０】 請求項１から請求項１８のいずれか一
項に記載の近視野光プローブを用いる近視野光装置であ
って、 前記微小開口へ光を導入あるいは前記微小開口からの光
を検出する導入／検出光学系と、 前記微小開口と前記試料との距離を検出する検出手段
と、 前記試料および／あるいは前記近視野光プローブを微動
させる微動機構と、を備え、 前記導入／検出光学系が、先端にレンズ機能を設けた光
ファイバーを有することを特徴とする近視野光装置。
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|---|---|---|---|
| JP2000352778A JP4472863B2 (ja) | 1999-12-20 | 2000-11-20 | 近視野光プローブおよびその近視野光プローブを用いた近視野光装置 |
| US09/740,664 US6768095B2 (en) | 1999-12-20 | 2000-12-19 | Near-field optical probe having cantilever and probe formed of transparent material, method for manufacturing near-field optical probe, and optical apparatus having near-field optical probe |
| DE60030178T DE60030178T2 (de) | 1999-12-20 | 2000-12-20 | Herstellungsverfahren für eine optische Nahfeldsonde |
| DE60035250T DE60035250T2 (de) | 1999-12-20 | 2000-12-20 | Optische Nahfeldsonde und optisches Scanning-Nahfeld-Mikroskop |
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| EP00311436A EP1111426B1 (en) | 1999-12-20 | 2000-12-20 | Near-field optical probe and scanning near-field optical microscope |
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| JP36170199 | 1999-12-20 | ||
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| JP2000130826 | 2000-04-28 | ||
| JP2000352778A JP4472863B2 (ja) | 1999-12-20 | 2000-11-20 | 近視野光プローブおよびその近視野光プローブを用いた近視野光装置 |
Related Child Applications (1)
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|---|---|---|---|
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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| JP4472863B2 JP4472863B2 (ja) | 2010-06-02 |
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ID=27341656
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000352778A Expired - Lifetime JP4472863B2 (ja) | 1999-12-20 | 2000-11-20 | 近視野光プローブおよびその近視野光プローブを用いた近視野光装置 |
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| EP (2) | EP1111426B1 (ja) |
| JP (1) | JP4472863B2 (ja) |
| DE (2) | DE60035250T2 (ja) |
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