JP2002162330A

JP2002162330A - 近接場光プローブの作製方法と近接場光プローブの作製装置、及び近接場光プローブ、近接場光学顕微鏡、近接場光微細加工装置、近接場光記録再生装置

Info

Publication number: JP2002162330A
Application number: JP2000358406A
Authority: JP
Inventors: Akira Kuroda; 亮黒田; Takako Yamaguchi; 貴子山口
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2000-11-24
Filing date: 2000-11-24
Publication date: 2002-06-07

Abstract

(57)【要約】【課題】プローブにおける探針先端をこすることなく微
小開口を形成することができ、高い分解能を有する近接
場光プローブの作製方法と近接場光プローブの作製装
置、及び近接場光プローブ、近接場光学顕微鏡、近接場
光微細加工装置、近接場光記録再生装置を提供する。【解決手段】光学的微小開口を有する近接場光プローブ
を形成するため、曲げられた先端部分と根元部分のプロ
ーブ表面に遮光材料を成膜する工程を有し、該遮光材料
を成膜する工程は、該先端部分に対する第１の成膜工程
と該根元部分に対する第２の成膜工程との二段階の工程
に分けられ、これら各成膜工程での成膜に際し、それぞ
れの異なる軸回りにプローブを回転させながら、その回
転軸と垂直な方向からプローブ表面に遮光材料による成
膜を行い、近接場光プローブを形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、近接場光プローブ
の作製方法と近接場光プローブの作製装置、及び近接場
光プローブ、近接場光学顕微鏡、近接場光微細加工装
置、近接場光記録再生装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、ＳＴＭ（走査型トンネル顕微鏡）
やＡＦＭ（原子間力顕微鏡）に代表されるＳＰＭ（走査
型プローブ顕微鏡）技術の進展により、先端を尖らせた
プローブを試料に対して１００ｎｍ以下の距離まで近づ
けることにより、顕微鏡としての分解能を飛躍的に向上
させることが可能となり、原子や分子サイズのものを観
察できるようになった。

【０００３】光に関してもＳＰＭのファミリーとして、
尖鋭な光プローブ先端の微小開口から滲み出すエバネッ
セント光を利用して試料表面状態を調べる近接場光学顕
微鏡（以下ＳＮＯＭと略す）［ＥＰ０１１２４０１，Ｄ
ｕｒｉｇ他，Ｊ．Ａｐｐｌ．・Ｐｈｙｓ．ｖｏｌ．５
９，ｐ．３３１８（１９８６）］や、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
しみ出す近接場光を試料表面から光プローブで検出して
試料表面を調べるフォトンＳＴＭ（以下ＰＳＴＭと略
す）［Ｒｅｄｄｉｃｋ他，Ｐｈｙｓ．Ｒｅｖ．Ｂｖｏ
ｌ．３９，ｐ．７６７（１９８９）］も開発された。上
記ＳＮＯＭを用いることにより、１００ｎｍ以下の微小
な領域にアクセスし、光学的情報を検出することができ
る。

【０００４】ＳＮＯＭに用いる光プローブの作製方法と
して、光ファイバを化学エッチングし、コアとクラッド
の材質の違いによるエッチング速度の違いを利用して、
光ファイバの先端を尖鋭化する方法が提案されている
（特開平５−２４１０７６号公報）。また、光ファイバ
やピペットを引張った状態でその一部分をヒーター加熱
やレーザー照射、放電により溶融し、延伸することによ
り尖鋭化する方法も提案されている（米国特許第４，９
１７，４６２号明細書）。

【０００５】さて、ＳＮＯＭにおいて試料表面に対し、
光プローブ先端の位置を近接場光の作用の及ぶ１００ｎ
ｍ以下の距離に制御するための方式として、いくつかの
方式が提案されている第１の方式は、光プローブを試料
表面に対して平行方向に振動させ、光プローブ先端と試
料表面との間に働く横方向のファンデルワールス力であ
るシアーフォースを検出し、これを一定に保つように距
離制御を行うシアーフォース方式である。第２の方式
は、光プローブとしてカンチレバー形の光プローブを用
い、光プローブ先端と試料表面の間に働くファンデルワ
ールス力や原子間力を検出し、これを一定に保つように
距離制御行うＡＦＭ方式である。

【０００６】ここで、ＡＦＭ方式に用いるカンチレバー
タイプの光プローブとしては、ピペットや光ファイバー
を曲げてカンチレバーとしての機能を持たせ、さらにピ
ペットや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する方法が提案されている（米国特
許第５，６７７，９７８号明細書、特開平７−１７４５
４２号公報）。

【０００７】上記従来例において、光学的微小開口形成
方法としては、遮光用の金属をコーティングした後にカ
ンチレバー形に曲げることが難しいため、前もって光プ
ローブをカンチレバー形に曲げた後に、遮光用の金属を
全面にコーティングし、平らな試料表面等に対し、先端
をこすってコーティングを除去することにより微小開口
を形成している。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来のものにおける遮光用の金属を全面にコーティン
グした後に、試料表面等に対し、先端をこすることによ
り微小開口を形成する方法は、次のような問題点を有し
ている。すなわち、このような方法では、微小開口形成
時に光プローブ先端をこすることにより、先端が破壊さ
れ、ＡＦＭプローブとしての分解能が低下してしまうこ
ととなる。

【０００９】そこで、本発明は、上記従来のものにおけ
る課題を解決し、プローブにおける探針先端をこするこ
となく微小開口を形成することができ、高い分解能を有
する近接場光プローブの作製方法と近接場光プローブの
作製装置、及び近接場光プローブ、近接場光学顕微鏡、
近接場光微細加工装置、近接場光記録再生装置を提供す
ることを目的とするものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を達
成するために、つぎの（１）〜（１５）のように構成し
た近接場光プローブの作製方法と近接場光プローブの作
製装置、及び近接場光プローブ、近接場光学顕微鏡、近
接場光微細加工装置、近接場光記録再生装置を提供する
ものである。（１）尖鋭化された探針の先端に光学的微小開口を備
え、該尖鋭化された探針を有する先端部分が根元部分に
対して曲げられて構成された近接場光プローブの作製方
法において、前記光学的微小開口を有する近接場光プロ
ーブを形成するため、前記曲げられた先端部分と前記根
元部分のプローブ表面に遮光材料を成膜する工程を有
し、該遮光材料を成膜する工程は、該先端部分に対する
第１の成膜工程と該根元部分に対する第２の成膜工程と
の二段階の工程に分けられ、これら各成膜工程での成膜
に際し、それぞれの異なる軸回りにプローブを回転させ
ながら、その回転軸と垂直な方向からプローブ表面に遮
光材料による成膜を行い、光学的微小開口を有する近接
場光プローブを形成することを特徴とする近接場光プロ
ーブの作製方法。（２）前記第１の成膜工程において、前記回転軸に垂直
な方向に対して前記近接場光プローブの根元部分を支持
する角度を、該近接場光プローブを使用する装置に取り
付ける際に該近接場光プローブの根元部分が該近接場光
プローブ先端を対向させる試料表面に対してなす角度と
一致させることを特徴とする上記（１）に記載の近接場
光プローブの作製方法。（３）前記第２の成膜工程の前に、前記先端部分に保護
部材を設ける工程を有することを特徴とする上記（１）
または上記（２）に記載の近接場光プローブの作製方
法。（４）前記保護部材を設ける工程において、前記近接場
光プローブをストッパーで支持して前記先端部分のみに
選択的に保護部材を設けるようにすることを特徴とする
上記（３）に記載の近接場光プローブの作製方法。（５）前記第１の成膜工程より後に前記第２の成膜工程
を行うことを特徴とする上記（１）〜（４）のいずれか
に記載の近接場光プローブの作製方法。（６）尖鋭化された探針の先端に光学的微小開口を備
え、該尖鋭化された探針を有する先端部分が根元部分に
対して曲げられて構成された近接場光プローブの作製装
置において、前記先端部分を略中心軸回りに回転させる
手段と、該略中心軸に垂直な方向から該近接場光プロー
ブ表面に遮光材料を成膜する第１の成膜手段と、前記近
接場光プローブの根元部分の中心軸回りに回転させる手
段と、該根元部分の中心軸に垂直な方向から該近接場光
プローブ表面に遮光材料を成膜する第２の成膜手段とを
有することを特徴とする近接場光プローブの作製装置。（７）前記第１の成膜手段が、前記近接場光プローブを
使用する装置に取り付ける際に、該近接場光プローブの
根元部分が該近接場光プローブ先端を対向させる試料表
面に対してなす角度と、前記略中心軸に垂直な方向に対
して前記近接場光プローブの根元部分を支持する角度を
一致させて支持する手段を有することを特徴とする上記
（６）に記載の近接場光プローブの作製装置。（８）前記先端部分に保護部材を設ける手段を有するこ
とを特徴とする上記（６）または上記（７）に記載の近
接場光プローブの作製装置。（９）前記保護部材を設ける手段が、前記近接場光プロ
ーブを支持するストッパーを有し、前記先端部分のみに
選択的に保護部材を設けるように構成されていることを
特徴とする上記（８）に記載の近接場光プローブの作製
装置。（１０）上記（１）〜（５）のいずれかに記載の近接場
光プローブの作製方法、または上記（６）〜（９）のい
ずれかに記載の近接場光プローブの作製装置により作製
された近接場光プローブ。（１１）上記（１０）に記載の近接場光プローブによっ
て、該近接場光プローブの先端が片持ち梁の自由端とな
るように基板に支持する一方、前記基板に一端が支持さ
れた該近接場光プローブとは別の棒状部材の他端を、前
記近接場光プローブの先端近傍に接合して、該近接場光
プローブと該棒状部材とでＶ字形が形成されるように構
成されていることを特徴とする近接場光プローブ。（１２）上記（１０）に記載の近接場光プローブを用
い、該近接場光プローブの先端が片持ち梁の自由端とな
るように基板に支持する工程と、該近接場光プローブと
は別の棒状部材の一端を該近接場光プローブの先端近傍
へ接合するに際し、該近接場光プローブに対して該棒状
部材のなす角度が所定の角度となるように接合する工程
と、前記基板に、前記棒状部材の他端を支持する工程
と、を有することを特徴とする近接場光プローブの作製
方法。（１３）近接場光プローブによって試料表面を観察する
近接場光学顕微鏡において、前記近接場光プローブを上
記（１０）〜（１１）のいずれかに記載の近接場光プロ
ーブ、または上記（１２）に記載の近接場光プローブの
作製方法によって作製された近接場光プローブによって
構成したことを特徴とする近接場光学顕微鏡。（１４）近接場光プローブによって被加工面を微細加工
する近接場光微細加工装置において、前記近接場光プロ
ーブを上記（１０）〜（１１）のいずれかに記載の近接
場光プローブ、または上記（１２）に記載の近接場光プ
ローブの作製方法によって作製された近接場光プローブ
によって構成したことを特徴とする近接場光微細加工装
置。（１５）近接場光プローブによって情報の記録再生を行
う近接場光記録再生装置において、前記近接場光プロー
ブを上記（１０）〜（１１）のいずれかに記載の近接場
光プローブ、または上記（１２）に記載の近接場光プロ
ーブの作製方法によって作製された近接場光プローブに
よって構成したことを特徴とする近接場光記録再生装
置。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態においては、
本発明の上記構成を適用することにより、プローブに形
成された探針の先端をこすることなく微小開口を形成す
ることができ、高い分解能を有する近接場光プローブを
形成することができる。特に、光ファイバーの先端部を
曲げてカンチレバーとしての機能を持たせ、さらに光フ
ァイバーの先端に光学的微小開口を有する近接場光プロ
ーブを形成する場合において、先端部の曲げられた部分
と他の部分とを、それぞれ異なる軸回りに回転させなが
ら、これらの回転軸と垂直な方向からプローブ表面に遮
光材料による成膜を二段階に分けて行うことにより、Ａ
ＦＭプローブとして高い分解能を有する近接場光プロー
ブを形成することが可能となる。

【００１２】

【実施例】以下に、本発明の実施例について図を用いて
説明する。［実施例１］図１は、本発明の実施例１における近接場
光プローブの構成を示す図であり、近接場光プローブの
中心軸を含む平面でこのプローブを切断した断面を示
す。図１において、１０１は直径２０μｍの円柱棒状形
状を有する細線化光ファイバＡであり、１０２は同じく
直径２０μｍの円柱棒状形状の細線化光ファイバＢであ
る。

【００１３】細線化光ファイバＡ１０１の先端は、曲率
半径が１μｍ以下まで円錐形状に尖鋭化され、探針１０
３を構成している。細線化光ファイバＡ１０１の周囲に
は遮光用のための金属コーテイングとして、膜厚１５０
ｎｍの遮光用Ａｌコーテイング１０４が施されている。
探針１０３の先端には、直径が１００ｎｍ以下の大きさ
の微小開口１０５が設けられている。細線化光ファイバ
Ａ１０１の先端近傍に細線化光ファイバＢ１０２の一端
が接着剤Ｂ１０６で接合され、接合部分１０７を構成し
ている。細線化光ファイバＡ１０１の根元部分は光プロ
ーブ支持基板１０８に接着剤Ａ１０９で固定されてい
る。細線化光ファイバＢ１０２の接合部分１０７と反対
側の他端は光プローブ支持基板１０８に接着剤Ｃ１１０
で固定されている。

【００１４】上記の構成により、細線化光ファイバＡ１
０１に図中に示すｘ方向への弾性変形を生じさせること
によって、先端の探針１０３部分はｘ方向に変位可能と
なる。しかしながら、細線化光ファイバＢ１０２がＶ字
形に接合されているため、ｙ方向への弾性変形量は少な
くなり、探針１０３部分のｙ方向への変位量も小さくす
ることができる。

【００１５】具体的数値例として、直径がいずれも２０
μｍの細線化光ファイバＡ１０１及び、細線化光ファイ
バＢ１０２の材質を石英とし、光プローブ支持基板１０
８から細線化光ファイバＡ１０１及び、細線化光ファイ
バＢ１０２が突き出ている長さをいずれも５００μｍ、
細線化光ファイバＡ１０１と細線化光ファイバＢ１０２
のなす角度を４５°とすると、本近接場光プローブの先
端に力を加えた場合、先端のｘ方向の変位に関する弾性
定数は２０Ｎ／ｍとなるのに対し、ｙ方向の変位に関す
る弾性定数は２００００Ｎ／ｍと１０００倍に固くな
る。このため、同じような力が加わる場合に探針１０３
部分のｘ方向の変位に比べ、ｙ方向の変位は極めて小さ
くなることがわかる。

【００１６】細線化光ファイバＡ１０１の根元部分は、
細線化される前の元の光ファイバ１１１につながってお
り、この元の光ファイバ１１１の端から光１１２を入射
させることにより、微小開口１０５から近接場光を発生
させることができる。また、微小開口１０５で検出した
エバネッセント光が細線化光ファイバＡ１０１内で変換
された伝搬光を元の光ファイバ１１１の端から出射させ
ることにより、近接場光の強度を検出することが可能と
なる。

【００１７】次に図２〜図４を用いて、本実施例におけ
る近接場光プローブの作製方法を説明する。図２は化学
エッチングを用いて光ファイバを細線化する工程を説明
する図である。５０ｍｍ程度の長さの端面へき開した光
ファイバ２０３の先端から１０ｍｍ程度をテフロン（登
録商標）容器２０１内のエッチング液２０２に浸潤させ
る。ここで用いる光ファイバの構成は次のとおりであ
る。クラッド２０４径が１２５μｍ、コア２０５径が２
０μｍ、クラッド材質は純粋石英、コア材質は純粋石英
にＧｅＯ₂を濃度１６ｍｏｌ％でドープしたものであ
る。

【００１８】エッチング液２０２の組成は、ＮＨ₄Ｆ
（４０％水溶液）：ＨＦ（５０％水溶液）：Ｈ₂Ｏ＝１
０：１：１である。光ファイバ２０３をエッチング液２
０２に浸潤すると、浸潤部分のクラッド及びコアがエッ
チングされ、図中のエッチング途中の光ファイバ２０９
に示すようにクラッド径が小さくなるとともにコア先端
が尖鋭化する。これは、石英がエッチングされる際、
（１）ＧｅＯ₂がドープされているコア部分はクラッド
部分に比べてエッチングレートが低いことと、（２）光
ファイバは延伸して作製されているため、延伸方向とそ
れに垂直な方向とで異方性が生じ、延伸方向と垂直方向
との間でエッチングレートが異なることの２つが原因と
なっている。エッチング開始後、約１０時間経過する
と、エッチングによりクラッド部分がなくなってコア部
分が露出し（コア露出部分２０６）、円錐状に尖鋭化し
たコア部分（尖鋭化部分２０８）のみが残る。この時の
様子を図中のエッチング終了時の光ファイバ２０７に示
す。

【００１９】以上の工程により、直径２０μｍのコア露
出部分２０６及び、曲率半径が１μｍ以下の尖鋭化部分
２０８を有する円錐状の先端形状を持つ細線化光ファイ
バを得ることができる。この細線化光ファイバは元の光
ファイバのコア部分のみから構成されているので、元の
光ファイバがステップインデックス（ＳＩ）型の場合
は、コア材料は均質な材料からなり、先端は円錐状とな
る。また、元の光ファイバがグレイデッドインデックス
（ＧＩ）型の場合は、コア材料は中心から外周に向かっ
て緩やかに成分構成比が変化したものとなり、先端はほ
ぼ円錐状であるが少しずれた形状となる。

【００２０】以上説明したように、コアが露出するまで
エッチングを行うことにより得られる細線化光ファイバ
は、先端にほぼ円錐状の探針を形成でき、探針根元と細
線化光ファイバ側面の境界付近に中心軸に対して垂直な
面を有することがない。このため、次に述べる横方向か
らの遮光用金属蒸着によって、先端の微小開口形成部分
以外の部分膜厚が薄くなることがなく、不要な漏れ光が
なくなる。また、単一工程で細線化及び尖鋭化加工を行
うことが可能であるため、複数の組成のエッチング液を
多段階に用いることがなく、コストが低減される。

【００２１】次に、本実施例における光ファイバーの先
端に光学的微小開口を有する近接場光プローブの形成方
法について説明する。図３に示すように細線化光ファイ
バ３０１に対して中心軸３０３回りに回転させながら横
方向からＡｌ蒸着３０２を行い、厚さ１５０ｎｍの遮光
用Ａｌ膜３０５を形成する。細線化光ファイバ３０１の
先端は１μｍ以下の曲率半径を有する球面になってお
り、これに対して横方向から金属蒸着を行うと、先端の
膜厚が側面に比べて薄くなるため、光学的開口３０４が
形成される。このとき開口のサイズは、先端の曲率半径
とほぼ同程度である。このようにして近接場光プローブ
を形成した後、細線化光ファイバの探針とは反対側の端
に十分な長さの光ファイバを融着接続し、この光ファイ
バを通して、近接場光プローブとして使用する際の光の
出し入れを行う。

【００２２】次に、上記のように形成された近接場光プ
ローブを用いて、プローブを走査する場合、探針先端の
横方向の位置ずれが生じないようにするための構成例に
ついて説明する。従来において、光ファイバやピペット
を尖鋭化させて作製した光プローブをシアーフォース方
式の距離制御に用いた場合、次のような問題が生じる。
まず、図１７（ａ）に示すようにシアーフォース方式の
距離制御では、試料表面１７０１に先端を近づけて配置
した光プローブ１７０２にピエゾ素子１７０３を取り付
け、図中ｘ方向に光プローブ１７０２を振動させる。こ
のとき、理想的には、光プローブ先端は試料側から見た
図である図１７（ｂ）に示した矢印のようにｘ方向に往
復振動する。しかしながら、光ファイバやピペットを尖
鋭化させて作製した光プローブは円柱状であるため、ｘ
方向とｙ方向の撓みに関する弾性定数が同じになる。そ
のため、ｘ方向に振動するうちにｙ方向の振動成分が励
起され、図１７（ｃ）に示すように光プローブ先端が楕
円状に回転したり、図１７（ｄ）に示すように８の字状
に運動する。このため、光プローブ先端がｙ方向に位置
ずれを起こし、ＳＮＯＭを用いた観察や加工・記録の位
置分解能が低下してしまう。

【００２３】また、光ファイバやピペットを尖鋭化さ
せ、さらにカンチレバー化して作製した光プローブを試
料面にプローブ先端を接触させ、ファンデルワールス力
の斥力を検出するコンタクトモードＡＦＭ方式の距離制
御に用いた場合、次のような問題が生じる。試料表面に
対して先端を近接させて配置したカンチレバー形光プロ
ーブを試料面とは反対側の面から見た図である図１８に
示すように、光プローブを＋ｙ方向に走査させる際、光
プローブ先端は試料表面からの摩擦力を受け、走査方向
と反対の−ｙ方向に撓みを生じる。このため、光プロー
ブ先端が−ｙ方向に位置ずれを起こし、ＳＮＯＭを用い
た観察や加工・記録の位置分解能が低下することとな
る。

【００２４】これに対して、本実施例のように、別の細
線化光ファイバを前記のようにして形成した細線化光フ
ァイバの先端近傍にＶ字形が形成されるように接合する
ことで、探針先端の横方向の位置ずれを防止することが
可能となる。具体的には、図４に示す装置を用いて、こ
れまで説明したようにして作製した細線化光ファイバＡ
４０１と、同様に化学エッチングを用いて細線化を行っ
た別の細線化光ファイバＢ４０２とをＶ字形に接合す
る。まず、接着剤Ａ４０４を用いて、細線化光ファイバ
Ａ４０１をプローブ支持基板４０３に固定する。次に細
線化光ファイバＢ４０２をｘｙｚθステージ４０５にテ
ープ４０６で仮止めし、細線化光ファイバＢ４０２の先
端に接着剤Ｂ４０７を塗布する。最後に、図中ｚ方向及
びｙ方向の２方向から顕微鏡やビデオカメラ等を用いて
モニターしながら、ｘｙｚステージ４０５を駆動し、細
線化光ファイバＡ４０１の先端近傍に所定の角度をな
し、接着剤Ｂ４０７が塗布された細線化光ファイバＢ４
０２の先端がくるように位置合わせを行い、接合を行
う。十分に接着剤Ｂ４０７が固化したのちに、テープ４
０６を剥がし、接着剤Ｃ４０８を用いて、細線化光ファ
イバＢ４０２をプローブ支持基板４０３に固定する。

【００２５】ここでは、接着剤を用いてＶ字形接合行う
装置例を示したが、この他にも２本の針状電極を向かい
合わせた間に接合部分を設置し、２本の針状電極間に放
電を行い、放電融着により接合を行っても良い。また、
接合部分にＣＯ₂レーザービームを照射してレーザー融
着により接合を行っても良い。

【００２６】［実施例２］本発明の実施例２として、以
上の工程により作製したＶ字形の近接場光プローブを用
いたシアーフォース距離制御型の近接場光学顕微鏡の構
成を図５に示す。図５においてＶ字形の近接場光プロー
ブ５０１を支持するプローブ支持基板５０２をピエゾ素
子５０３に取り付け、ファンクションジェネレータ５０
４から正弦波信号を印加することにより図中ｘ方向に振
動させる。このとき、正弦波信号の振動数をＶ字形の近
接場光プローブ５０１のｘ方向の撓みに関する共振周波
数に一致させると、近接場プローブ５０１先端が共振す
る。この共振状態の近接場光プローブ５０１先端近傍に
ｙ方向からレーザＢ５０５からレーザを照射しその透過
光ビームスポットの位置変化を二分割センサ５０６で検
出し、二分割センサ５０６の差信号が近接場光プローブ
５０１先端の振動量に対応した信号を出力する。

【００２７】一方、Ｖ字形の近接場光プローブ５０１の
先端にｘｙｚステージ５０７上に搭載した試料５０８表
面を１００ｎｍ以下の距離まで近づける。このとき、近
接場光プローブ５０１の先端と試料５０８表面との間に
シアーフォース（ファンデルワールス力）が作用し、近
接場光プローブ５０１先端の振動の振幅が減少する。こ
の振動の振幅を二分割センサ５０６の差信号とファンク
ションジェネレータ５０４の参照信号をもとにロックイ
ンアンプ５０９で検出し、これが一定となるように距離
制御回路５１０を用いてｘｙｚステージ５０７のｚ方向
フィードバック距離制御を行う。このとき、ｚ方向フィ
ードバック距離制御信号は、同時に試料５０８表面の形
状信号としてコンピュータ５１７に入力される。

【００２８】さらに、近接場光プローブ５０１に接続し
た光ファイバ５１１にレーザＡ５１２からのレーザ光を
集光レンズＡ５１３で入射し、近接場光プローブ５０１
先端に設けられた微小開口から近接場光を発生させる。
この近接場光を試料５０８表面で散乱させ、この散乱光
５１４を集光レンズＢ５１５で集光し、光電子増倍管５
１６で検出する。光電子増倍管５１６から出力される近
接場光信号をコンピュータ５１７に入力する。

【００２９】コンピュータ５１７からはｘｙｚステージ
５０７のｘｙ方向走査信号が出力され、試料５０８表面
に対する近接場光プローブ５０１先端の位置に応じて、
近接場光信号及び形状信号の大きさをディスプレイ５１
８上にマッピングすることにより、近接場光学顕微鏡像
及びシアーフォース（原子間力）顕微鏡像を同時に得る
ことができる。

【００３０】前述したＶ字形に接合された近接場光プロ
ーブを用いることにより、シアーフォース検出のための
近接場光プローブのｘ方向振動時にｙ方向へのぶれ量が
ほとんど無視できるほど小さく低減でき、近接場光学顕
微鏡像及び、シアーフォース顕微鏡像の分解能が向上し
た。なお、ここで説明した近接場光プローブは顕微鏡以
外に近接場光を用いた微細加工装置や記録再生装置にも
用いることができ、同様の効果を有している。

【００３１】［実施例３］図６は、本発明の実施例３に
おける近接場光プローブの構成を示す図である。図６
（ａ）は上方から見た断面図、図６（ｂ）は側方から見
た断面図である。図６において６０１は直径２０μｍの
円柱棒状形状を有する細線化光ファイバＡであり、６０
２は同じく直径２０μｍの円柱棒状形状の細線化光ファ
イバＢである。細線化光ファイバＡ６０１の先端から１
００μｍの位置で細線化光ファイバＡ６０１はθ１＝７
５°の角度に曲げられている。この様子を図６（ｂ）に
示す。曲げられた細線化光ファイバＡ６０１の先端は
曲率半径が１μｍ以下まで円錐形状に尖鋭化され、探針
６０３を構成している。細線化光ファイバＡ６０１の周
囲には遮光用のための金属コーティングとして、膜厚１
５０ｎｍの遮光用Ａｌコーティング６０４が施されてい
る。探針６０３の先端には、直径が１００ｎｍ以下の大
きさの微小開口６０５が設けられている。

【００３２】細線化光ファイバＡ６０１の先端から１５
０μｍの位置に細線化光ファイバＢ６０２の一端が接着
剤Ｂ６０６で接合され、接合部分６０７を構成してい
る。細線化光ファイバＡ６０１の根元部分は光プローブ
支持基板６０８に接着剤Ａ６０９で固定されている。細
線化光ファイバＢ６０２の接合部分６０７と反対側の他
端は光プローブ支持基板６０８に接着剤Ｃ６１０で固定
されている。

【００３３】上記の構成により、細線化光ファイバＡ６
０１に図中に示すｚ方向への弾性変形を生じさせること
により、先端の探針６０３部分はｚ方向に変位可能とな
る。しかしながら、細線化光ファイバＢ６０２がＶ字形
に接合されているため、ｘ方向への弾性変形量は少なく
なり、探針６０３部分のｘ方向への変位量も小さくする
ことができる。

【００３４】具体的数値例として、直径がいずれも２０
μｍの細線化光ファイバＡ６０１及び、細線化光ファイ
バＢ６０２の材質を石英とし、光プローブ支持基板６０
８から細線化光ファイバＡ６０１及び、細線化光ファイ
バＢ６０２が突き出ている長さをいずれも３ｍｍ、細線
化光ファイバＡ６０１と細線化光ファイバＢ６０２のな
す角度を４５°とすると、本近接場光プローブの先端に
力を加えた場合、先端のｘ方向の変位に関する弾性定数
は０．１Ｎ／ｍとなるのに対し、ｙ方向の変位に関する
弾性定数は３５００Ｎ／ｍと３５０００倍に固くなる。
このため、同じような力が加わる場合に探針６０３部分
のｚ方向の変位に比ベ、ｘ方向の変位は極めて小さくな
ることがわかる。

【００３５】細線化光ファイバＡ６０１の根元部分は、
細線化される前の元の光ファイバ６１１につながってお
り、この元の光ファイバ６１１の端から光６１２を入射
させることにより、微小開口６０５からエバネッセント
光を発生させることができる。また、微小開口６０５で
検出した近接場光が細線化光ファイバＡ６０１内で変換
された伝搬光を元の光ファイバ６１１の端から出射させ
ることにより、近接場光の強度を検出することが可能と
なる。

【００３６】次に図７〜図１５を用いて、本実施例の先
端が曲げられた近接場光プローブの作製方法を説明す
る。図７はＣＯ₂レーザ光照射により細線化光ファイバ
先端を曲げる工程を説明する図である。前実施例におい
て図２を用いて説明したのと同様に化学エッチングを用
いて細線化した光ファイバ７０１を水平面に対し、θ２
＝４５°の角度をなす細線化光ファイバ支持部材７０２
に固定する。先端から１４０（＝１００×√２）μｍの
位置に集光レンズ７０３を用いてビームスポット径を５
０μｍに集光したＣＯ₂レーザ光７０４を照射する。こ
れにより、細線化光ファイバ７０１のレーザ光照射位置
７０５が溶融し、表面張力のため探針７０６先端が図中
ｚ方向に曲がろうとする。

【００３７】このとき、あらかじめｘｙｚステージ７０
７上に水平面に対しθ３＝３０°の角度をなす曲がりス
トッパー７０８を取り付け、曲がりストッパー７０８の
先端を探針７０６の曲がり経路の途中に配置しておくこ
とにより、探針７０６の曲がりが曲がりストッパー７０
８によって拘束される。このあとＣＯ₂レーザ光７０４
照射を停止することにより、細線化光ファイバ７０１の
先端を７５°（＝４５°＋３０°）の角度で曲げること
ができる。ここで、細線化光支持部材７０２や曲がりス
トッパー７０８の角度を調整することにより、所望の角
度での曲がり加工を行うことができる。

【００３８】ここで、ＣＯ₂レーザを照射する際、斜め
（本実施例では４５°）に細線化光ファイバを支持して
加工を行う利点について説明する。図８は、ＣＯ₂レー
ザ照射の際に細線化光ファイバを水平に支持した例を示
す図である。

【００３９】図８において、水平に支持された細線化光
ファイバ８０１に対して、先端から少し手前の位置にＣ
Ｏ₂レーザ光８０２を照射すると、レーザ光照射位置８
０５が溶融し、図中の上方に曲がる。この結果、前工程
の化学エッチングにおいて尖鋭化された探針先端８０３
がＣＯ₂レーザ光の照射範囲に入り、尖鋭化された先端
が溶融して先端が丸まった探針８０４となる。この結
果、後述の開口形成工程で形成される開口径も大きくな
ってしまい、近接場光プローブとしての分解能が低下し
てしまう。

【００４０】これに対して、図７に示すように斜めに支
持すれば、（曲がりストッパーがない場合でも、）７５
°程度に曲がった後も先端がＣＯ₂レーザ照射範囲に入
ることなく、尖鋭化先端が丸まることを避けることがで
きる。また、ＣＯ₂レーザを照射する際、曲がりストッ
パーを用いて加工を行う利点について説明する。図９
は、ＣＯ₂レーザ照射の際に曲がりストッパーがない例
を示す図である。

【００４１】図９において、細線化光ファイバ支持部材
９０１を用いて斜めに支持した細線化光ファイバ９０２
に対して、先端から少し手前の位置にＣＯ₂レーザ光９
０３を照射すると、レーザ光照射位置９０４が溶融し、
図中の上方に曲がる。その後、レーザ照射を停止して曲
がりを停止させるが、曲がり速度は曲がり角度が大きく
なるにつれて急激に大きくなるため、所望の角度に曲が
り角度を制御することは難しく、結果として、図９に
Ａ、Ｂ、Ｃで示したように先端の曲がり角度が大きく異
なったプローブが得られがちである。これに対して、図
７に示すように曲がりストッパーを用いれば、所望の角
度の曲がり角度を有するプローブを歩留まり良く作製す
ることができる。

【００４２】次に、図１０に示すように先端が曲げられ
た細線化光ファイバ１００１を回転ステージ１００６に
対してθ４＝１５°の角度に傾けられた回転コーティン
グ時細線化光ファイバ支持部材１００７に支持する。こ
のとき、細線化光ファイバ１００１の曲げられた先端を
回転ステージ面の法線方向に向けて配置する。回転ステ
ージ１００６はステージ面の法線方向を中心軸１００３
にして回転を行う。この状態で横方向からＡｌ蒸着１０
０２を行い、厚さ１５０ｎｍの遮光用Ａｌ膜１００５を
形成する。細線化光ファイバ１００１の先端は１μｍ以
下の曲率半径を有する球面になっており、これに対して
横方向から金属蒸着を行うと、先端の膜厚が側面に比べ
て薄くなるため、光学的開口１００４が形成される。こ
のとき開口のサイズは、先端の曲率半径とほぼ同程度で
ある。

【００４３】ここで、回転金属蒸着の際の回転軸を細線
化光ファイバ先端の曲げ部分の中心軸に一致させて回転
を行うようにすると、曲がり角度がばらついた近接場光
プローブの場合に、微小開口の方向を細線化光ファイバ
先端の曲げ部分の中心軸の方向に一致させることができ
る。しかしながら、図１１に示すように、実際に使用す
る装置に異なる近接場光プローブＣ１１０１、Ｄ１１０
２を取り付けた際に微小開口Ｃ１１０３、Ｄ１１０４の
方向が被加工表面や試料表面、記録媒体表面１１０５の
法線方向と一致せず、まちまちの方向を向いてしまい、
発生する近接場光の分布方向が異なり、加工や観察、記
録再生の際に位置ずれを生じてしまう。

【００４４】これに対して、先端が曲げられた細線化光
ファイバ１００１を回転ステージ１００６に固定する際
に傾ける角度θ４は、図１２に示すように本実施例の近
接場光プローブを使用する装置に取り付ける際に被加工
表面や試料表面、記録媒体表面１２０１に対して近接場
光プローブの中心軸１２０６を傾ける角度と一致させる
ことができる。すなわち、これにより、ＣＯ₂レーザ照
射による曲げ加工時に曲がりストッパーを用いず、図９
に示すように曲がり角度がばらついてしまった細線化光
ファイバに対しても、図１０に示すように回転金属蒸着
を行い、開口形成を行ない、作製した近接場光プローブ
Ａ１２０２、Ｂ１２０３先端の微小開口Ａ１２０４、Ｂ
１２０５の方向は細線化光ファイバ先端の曲がり方向と
は異なるものの、被加工表面や試料表面、記録媒体表面
の法線方向とは必ず一致させることができる。

【００４５】さて、これまでに説明したように、先端を
曲げ、微小開口を形成した細線化光プローブ１３０３に
対して、図１３に示すように微小開口１３０１部分を覆
うように樹脂コート１３０２を行う。この樹脂コートに
より、後の２段回目のＡｌ蒸着時に微小開口が塞がって
しまうことを避けることができる。樹脂コートを行う方
法を図１４を用いて説明する。先端を曲げ、微小開口を
形成した細線化光プローブ１４０１をｚステージ１４０
２上の支持台１４０３に固定する。ｚステージ１４０２
を図１４の下方向に駆動し、細線化光ファイバ１４０１
先端の微小開口１４０５部分を樹脂溶液１４０４に浸潤
させる。その後、ｚステージ１４０２を図１４の上方向
に駆動し、樹脂溶液１４０４から細線化光ファイバ１４
０１先端を引き上げることにより、先端に樹脂コートを
行う。

【００４６】ここで、樹脂溶液としては、あとで溶媒に
より除去可能な樹脂、例えば、アクリル樹脂やレジスト
などを用いることができる。ここで、細線化光ファイバ
１４０１は図中ｚ方向の撓みに関する弾性定数が小さい
ので、樹脂溶液１４０４の表面張力により、微小開口１
４０５部分だけでなく、根元までが浸潤してしまう。そ
こで、図１４に示す沈みストッパー１４０６を取り付
け、細線化光１４０１の先端の曲がり部分に近い部分を
下方向から支えるように配置するようにする。これによ
り、細線化光ファイバ１４０１先端の微小開口１４０５
部分のみを選択的に樹脂コートすることができる。

【００４７】次に図１５に示すように微小開口１５０１
部分に樹脂コート１５０２された細線化光ファイバ１５
０３の側面に対して中心軸１５０６回りに回転させなが
ら横方向からＡｌ蒸着１５０４を行い、厚さ１５０ｎｍ
の遮光用Ａｌ膜１５０５を形成する。この後、樹脂コー
トを溶媒中で超音波洗浄により除去する。上述のような
順に２段階の回転させながらのＡｌ蒸着を行うことによ
り、樹脂コート部分と被コート部分の境界部分からの不
要漏れ光の発生をさけることができる。

【００４８】これから後の工程は、前実施例と同様に、
細線化光ファイバの探針とは反対側の端に十分な長さの
光ファイバを融着接続し、この光ファイバを通して、近
接場光プローブとして使用する際の光の出し入れを行
う。さらに、図４に示す装置を用いて、これまで説明し
たようにして作製した細線化光ファイバＡと、同様に化
学エッチングを用いて細線化を行った別の細線化光ファ
イバＢとをＶ字形に接合し、図６に示したＶ字カンチレ
バー形の近接場光プローブを作製する。

【００４９】［実施例４］本発明の実施例４として、以
上の工程により作製したＶ字カンチレバー形の近接場光
プローブを用いたコンタクトＡＦＭ距離制御型の近接場
光プローブ走査加工装置の構成を図１６に示す。図１６
において、プローブ支持基板１６０２に取り付けたＶ字
カンチレバー形の近接場光プローブ１６０１の先端近傍
に背後からレーザＢ１６０３からレーザを照射し、その
反射光ビームスポットの位置変化を二分割センサ１６０
４で検出する。二分割センサ１６０４の差信号は近接場
光プローブ１６０１先端のｚ方向の撓み量に対応したＡ
ＦＭ信号であり、これをコンピュータ１６０８に入力す
る。

【００５０】一方、ｘｙｚステージ１６０５をｚ方向に
駆動することにより、近接場光プローブ１６０１の先端
をｘｙｚステージ１６０５上に搭載した基板１６０７上
のレジスト１６０６表面に対し、１０Ｅ−７［Ｎ］以下
のファンデルワールス力が働く程度に接触させる。この
状態で、コンピュータ１６０８からｘｙｚステージ駆動
信号を出力し、ｘｙｚステージ１６０５をｘｙ方向に２
次元走査させる。

【００５１】コンピュータ１６０８において、ｘｙｚス
テージ１６０５のｘｙ方向駆動信号に対し、ＡＦＭ信号
の大きさをマッピングすることにより、レジスト１６０
６の表面形状を知ることができ、これを元にレジスト１
６０６、すなわち基板１６０７に対する近接場光プロー
ブ１６０１先端の位置合わせを行う。さらに、近接場光
プローブ１６０１に接続した光ファイバ１６０９にレー
ザＡ１６１０からのレーザ光を集光レンズＡ１６１１で
入射し、近接場光プローブ１６０１先端に設けられた微
小開口から近接場光を発生させる。

【００５２】レジスト１６０６表面に対し、近接場光プ
ローブ１６０１先端を間に１０Ｅ−７［Ｎ］以下のファ
ンデルワールス力が働く程度に接触させたとき、両者の
間隔は１００ｎｍ以下になっており、レジスト１６０６
表面における近接場光の強度は十分大きい。コンピュー
タ１６０８から出力されるｘｙｚステージ１６０５のｘ
ｙ駆動信号及びＡＦＭ信号に基づき、レジスト１６０６
・基板１６０７に対し近接場光プローブ先端が所定の位
置に位置合わせされたとき、コンピュータ１６０８から
出力されるレーザー制御信号に基づき、レーザＡ１６１
０の光照射・非照射の制御を行い、露光、すなわち、レ
ジスト１６０６に潜像パターン１６１２形成を行う。こ
れ以後は通常の半導体プロセスと同様である。

【００５３】前述したのＶ字形に接合されたカンチレバ
ー形近接場光プローブを用いることにより、露光時の近
接場光プローブのｙ方向走査時にｙ方向への撓み量がほ
とんど無視できるほど小さく低減でき、近接場光微細加
工装置の加工精度が向上した。なお、本実施例で説明し
た近接場光プローブは微細加工装置以外に近接場光を用
いた顕微鏡や記録再生装置にも用いることができ、同様
の効果を有している。

【００５４】また、本実施例では、レジスト（試料、記
録媒体）表面に対する近接場光プローブの距離制御方式
として、コンタクトＡＦＭ制御方式を用いる場合につい
て説明したが、本実施例の近接場光プローブは、プロー
ブ径や長さを変えて撓み方向の弾性定数の値を変更する
ことにより、他に、タッピングＡＦＭ制御方式やノンコ
ンタクトＡＦＭ制御方式を用いることができる。

【００５５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
プローブにおける探針先端をこすることなく微小開口を
形成することができ、高い分解能を有する近接場光プロ
ーブを形成することが可能となる。特に、光ファイバー
の先端部を曲げたカンチレバー型近接場光プローブの形
成に際して、先端部の曲げられた部分と他の部分とを、
それぞれ異なる軸回りに回転させながら、これらの回転
軸と垂直な方向からプローブ表面に遮光材料による成膜
を二段階に分けて行うことにより、例えばＡＦＭプロー
ブ等において高い分解能を有する近接場光プローブを実
現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１における近接場光プローブの
構成を示す図。

【図２】本発明の実施例１における化学エッチングを用
いて光ファイバを細線化する工程の説明図。

【図３】本発明の実施例１における細線化光ファイバを
回転させながら横方向から遮光用金属膜を形成する工程
の説明図。

【図４】本発明の実施例１における細線化光ファイバを
Ｖ字形に接合する工程の説明図。

【図５】本発明の実施例２におけるＶ字形の近接場光プ
ローブを用いたシアーフォース距離制御型の近接場光学
顕微鏡の構成図。

【図６】本発明の実施例３における本発明の工程を用い
て作製した近接場光プローブの構成図。

【図７】本発明の実施例３におけるＣＯ₂レーザ光照射
により細線化光ファイバ先端を曲げる工程の説明図。

【図８】本発明の実施例３におけるＣＯ₂レーザ照射の
際に細線化光ファイバを水平に支持した例を示す図。

【図９】本発明の実施例３におけるＣＯ₂レーザ照射の
際に曲がりストッパーがない例を示す図。

【図１０】本発明の実施例３における第１の成膜工程で
ある先端が曲げられた細線化光ファイバを回転させなが
ら横方向から遮光用金属膜を形成する工程の説明図。

【図１１】本発明の実施例３における近接場光プローブ
先端の微小開口の向きが被加工表面や試料表面、記録媒
体表面の法線方向と異なる様子を示す図。

【図１２】本発明の実施例３における近接場光プローブ
先端の微小開口の向きが被加工表面や試料表面、記録媒
体表面の法線方向と一致する様子を示す図。

【図１３】本発明の実施例３における樹脂コートで覆わ
れた細線化光ファイバ先端の微小開口の構成図。

【図１４】本発明の実施例３における樹脂コート工程の
説明図。

【図１５】本発明の実施例３における第２の成膜工程で
ある樹脂コートで先端を覆われた細線化光ファイバの側
面に横方向から遮光用金属膜を形成する工程の説明図。

【図１６】本発明の実施例４におけるＶ字カンチレバー
形の近接場光プローブを用いたコンタクトＡＦＭ距離制
御型の近接場光プローブ走査加工装置の構成図。

【図１７】従来例におけるシアーフォース方式距離制御
において光プローブ先端が往復振動からずれた運動を行
う例の説明図。

【図１８】従来例における光プローブ先端が摩擦力を受
け、走査方向と反対方向に撓みを生じる場合の説明図。

【符号の説明】

１０１：細線化光ファイバＡ１０２：細線化光ファイバＢ１０３：探針１０４：遮光用Ａｌコーティング１０５：微小開口１０６：接着剤Ｂ１０７：接合部分１０８：光プローブ支持基板１０９：接着剤Ａ１１０：接着剤Ｃ１１１：元の光ファイバ１１２：光２０１：テフロン容器２０２：エッチング液２０３：光ファイバ２０４：クラッド２０５：コア２０６：コア露出部分２０７：エッチング終了時の光ファイバ２０８：尖鋭化部分２０９：エッチング途中の光ファイバ３０１：細線化光ファイバ３０２：Ａｌ蒸着３０３：中心軸３０４：光学的開口３０５：遮光用Ａｌ膜４０１：細線化光ファイバＡ４０２：細線化光ファイバＢ４０３：プローブ支持基板４０４：接着剤Ａ４０５：ｘｙｚθ駆動ステージ４０６：テープ４０７：接着剤Ｂ４０８：接着剤Ｃ５０１：Ｖ字形の近接場光プローブ５０２：プローブ支持基板５０３：ピエゾ素子５０４：ファンクションジェネレータ５０５：レーザＢ５０６：二分割センサ５０７：ｘｙｚステージ５０８：試料５０９：ロックインアンプ５１０：距離制御回路５１１：光ファイバ５１２：レーザＡ５１３：集光レンズＡ５１４：散乱光５１５：集光レンズＢ５１６：光電子増倍管５１７：コンピュータ５１８：ディスプレイ６０１：細線化光ファイバＡ６０２：細線化光ファイバＢ６０３：探針６０４：遮光用Ａｌコート６０５：微小開口６０６：接着剤Ｂ６０７：接合部分６０８：光プローブ支持基板６０９：接着剤Ａ６１０：接着剤Ｃ６１１：元の光ファイバ６１２：光７０１：細線化光ファイバ７０２：細線化光ファイバ支持部材７０３：集光レンズ７０４：ＣＯ₂レーザ光７０５：レーザ光照射位置７０６：探針７０７：ｘｙｚステージ７０８：曲がりストッパー８０１：水平に支持された細線化光ファイバ８０２：ＣＯ₂レーザ光８０３：化学エッチングにより尖鋭化された探針８０４：先端が丸まった探針８０５：レーザ光照射位置９０１：細線化光ファイバ支持部材９０２：細線化光ファイバ９０３：ＣＯ₂レーザ光９０４：レーザ光照射位置１００１：先端が曲げられた細線化光ファイバ１００２：Ａｌ蒸着１００３：中心軸１００４：光学的開口１００５：遮光用Ａｌ膜１００６：回転ステージ１００７：回転コーテイング時細線化光ファイバ支持部
材１１０１：近接場光プローブＣ１１０２：近接場光プローブＤ１１０３：微小開口Ｃｌ１０４：微小開口Ｄｌ１０５：被加工表面、試料表面、記録媒体表面１２０１：被加工表面、試料表面、記録媒体表面１２０２：近接場光プローブＡ１２０３：近接場光プローブＢ１２０４：微小開口Ａ１２０５：微小開口Ｂ１２０６：近接場光プローブの中心軸１３０１：微小開口１３０２：樹脂コート１３０３：先端を曲げ微小開口を形成した細線化光ファ
イバ１４０１：先端を曲げ、微小開口を形成した細線化光フ
ァイバ１４０２：ｚステージ１４０３：支持台１４０４：樹脂溶液１４０５：微小開口１４０６：沈みストッパー１５０１：微小開口形成部分１５０２：樹脂コート１５０３：細線化光ファイバ１５０４：Ａｌ蒸着１５０５：遮光用Ａｌ膜１５０６：中心軸１６０１：Ｖ字カンチレバー形の近接場光プローブ１６０２：プローブ支持基板１６０３：レーザＢ１６０４：二分割センサ１６０５：ｘｙｚステージ１６０６：レジスト１６０７：基板１６０８：コンピュータ１６０９：光ファイバ１６１０：レーザＡ１６１１：集光レンズＡ１６１２：潜像パターン１７０１：試料表面１７０２：光プローブ１７０３：ピエゾ素子

───────────────────────────────────────────────────── 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） // Ｇ０１Ｂ 11/24 Ｇ０１Ｂ 11/24 ＡＦターム(参考） 2F065 AA07 AA52 AA60 DD03 FF00 GG04 HH04 HH13 JJ01 JJ05 JJ07 JJ09 JJ17 JJ23 LL02 LL57 MM03 PP12 SS13 UU01 5D090 CC01 CC04 FF11 LL01 5D119 AA38

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】尖鋭化された探針の先端に光学的微小開口
を備え、該尖鋭化された探針を有する先端部分が根元部
分に対して曲げられて構成された近接場光プローブの作
製方法において、前記光学的微小開口を有する近接場光プローブを形成す
るため、前記曲げられた先端部分と前記根元部分のプロ
ーブ表面に遮光材料を成膜する工程を有し、該遮光材料
を成膜する工程は、該先端部分に対する第１の成膜工程
と該根元部分に対する第２の成膜工程との二段階の工程
に分けられ、これら各成膜工程での成膜に際し、それぞ
れの異なる軸回りにプローブを回転させながら、その回
転軸と垂直な方向からプローブ表面に遮光材料による成
膜を行い、光学的微小開口を有する近接場光プローブを
形成することを特徴とする近接場光プローブの作製方
法。
【請求項２】前記第１の成膜工程において、前記回転軸
に垂直な方向に対して前記近接場光プローブの根元部分
を支持する角度を、該近接場光プローブを使用する装置
に取り付ける際に該近接場光プローブの根元部分が該近
接場光プローブ先端を対向させる試料表面に対してなす
角度と一致させることを特徴とする請求項１に記載の近
接場光プローブの作製方法。
【請求項３】前記第２の成膜工程の前に、前記先端部分
に保護部材を設ける工程を有することを特徴とする請求
項１または請求項２に記載の近接場光プローブの作製方
法。
【請求項４】前記保護部材を設ける工程において、前記
近接場光プローブをストッパーで支持して前記先端部分
のみに選択的に保護部材を設けるようにすることを特徴
とする請求項３に記載の近接場光プローブの作製方法。
【請求項５】前記第１の成膜工程より後に前記第２の成
膜工程を行うことを特徴とする請求項１〜４のいずれか
１項に記載の近接場光プローブの作製方法。
【請求項６】尖鋭化された探針の先端に光学的微小開口
を備え、該尖鋭化された探針を有する先端部分が根元部
分に対して曲げられて構成された近接場光プローブの作
製装置において、前記先端部分を略中心軸回りに回転させる手段と、該略
中心軸に垂直な方向から該近接場光プローブ表面に遮光
材料を成膜する第１の成膜手段と、前記近接場光プローブの根元部分の中心軸回りに回転さ
せる手段と、該根元部分の中心軸に垂直な方向から該近
接場光プローブ表面に遮光材料を成膜する第２の成膜手
段とを有することを特徴とする近接場光プローブの作製
装置。
【請求項７】前記第１の成膜手段が、前記近接場光プロ
ーブを使用する装置に取り付ける際に、該近接場光プロ
ーブの根元部分が該近接場光プローブ先端を対向させる
試料表面に対してなす角度と、前記略中心軸に垂直な方
向に対して前記近接場光プローブの根元部分を支持する
角度を一致させて支持する手段を有することを特徴とす
る請求項６に記載の近接場光プローブの作製装置。
【請求項８】前記先端部分に保護部材を設ける手段を有
することを特徴とする請求項６または請求項７に記載の
近接場光プローブの作製装置。
【請求項９】前記保護部材を設ける手段が、前記近接場
光プローブを支持するストッパーを有し、前記先端部分
のみに選択的に保護部材を設けるように構成されている
ことを特徴とする請求項８に記載の近接場光プローブの
作製装置。
【請求項１０】請求項１〜５のいずれか１項に記載の近
接場光プローブの作製方法、または請求項６〜９のいず
れか１項に記載の近接場光プローブの作製装置により作
製された近接場光プローブ。
【請求項１１】請求項１０に記載の近接場光プローブに
よって、該近接場光プローブの先端が片持ち梁の自由端
となるように基板に支持する一方、前記基板に一端が支
持された該近接場光プローブとは別の棒状部材の他端
を、前記近接場光プローブの先端近傍に接合して、該近
接場光プローブと該棒状部材とでＶ字形が形成されるよ
うに構成されていることを特徴とする近接場光プロー
ブ。
【請求項１２】請求項１０に記載の近接場光プローブを
用い、該近接場光プローブの先端が片持ち梁の自由端と
なるように基板に支持する工程と、該近接場光プローブとは別の棒状部材の一端を該近接場
光プローブの先端近傍へ接合するに際し、該近接場光プ
ローブに対して該棒状部材のなす角度が所定の角度とな
るように接合する工程と、前記基板に、前記棒状部材の他端を支持する工程と、を有することを特徴とする近接場光プローブの作製方
法。
【請求項１３】近接場光プローブによって試料表面を観
察する近接場光学顕微鏡において、前記近接場光プロー
ブを請求項１０〜１１のいずれか１項に記載の近接場光
プローブ、または請求項１２に記載の近接場光プローブ
の作製方法によって作製された近接場光プローブによっ
て構成したことを特徴とする近接場光学顕微鏡。
【請求項１４】近接場光プローブによって被加工面を微
細加工する近接場光微細加工装置において、前記近接場
光プローブを請求項１０〜１１のいずれか１項に記載の
近接場光プローブ、または請求項１２に記載の近接場光
プローブの作製方法によって作製された近接場光プロー
ブによって構成したことを特徴とする近接場光微細加工
装置。
【請求項１５】近接場光プローブによって情報の記録再
生を行う近接場光記録再生装置において、前記近接場光
プローブを請求項１０〜１１のいずれか１項に記載の近
接場光プローブ、または請求項１２に記載の近接場光プ
ローブの作製方法によって作製された近接場光プローブ
によって構成したことを特徴とする近接場光記録再生装
置。