JP2002168759A - 光学的な開口の作製方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明の課題は、簡便な方法で任意の開口サ
イズを有する微小開口を形成する方法を提供することで
ある。 【解決手段】錘状突起部と前記錘状突起部の近傍に配置
された開口制御部と、少なくとも前記錘状突起部上に形
成された遮光膜からなる被開口形成体に対して、前記錘
状突起部および前記開口制御部の少なくとも１部を覆う
ような面を有する押し込み体を、前記錘状突起部に向か
う成分を有する力によって変位させることによって前記
錘状突起部の先端に光学的な開口を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、光学的な開口の
作製方法に関するものである。特に近視野光を照射・検
出する近視野光デバイスに用いる開口の作製方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】試料表面においてナノメートルオーダの
微小な領域を観察するために走査型トンネル顕微鏡（Ｓ
ＴＭ）や原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）に代表される走査型
プローブ顕微鏡（ＳＰＭ）が用いられている。ＳＰＭ
は、先端が先鋭化されたプローブを試料表面に走査さ
せ、プローブと試料表面との間に生じるトンネル電流や
原子間力などの相互作用を観察対象として、プローブ先
端形状に依存した分解能の像を得ることができるが、比
較的、観察する試料に対する制約が厳しい。

【０００３】そこでいま、試料表面に生成される近視野
光とプローブとの間に生じる相互作用を観察対象とする
ことで、試料表面の微小な領域の観察を可能にした近視
野光学顕微鏡（ＳＮＯＭ）が注目されている。

【０００４】近視野光学顕微鏡においては、先鋭化され
た光ファイバーの先端に設けられた開口から近視野光を
試料の表面に照射する。開口は、光ファイバーに導入さ
れる光の波長の回折限界以下の大きさを有しており、た
とえば、１００ｎｍ程度の直径である。プローブ先端に
形成された開口と試料間の距離は、SPMの技術によって
制御され、その値は開口サイズ以下である。このとき、
試料上での近視野光のスポット径は、開口サイズとほぼ
同じである。したがって、試料表面に照射する近視野光
を走査することで、微小領域における試料の光学物性の
観測を可能としている。

【０００５】顕微鏡としての利用だけでなく、光ファイ
バープローブを通して試料に向けて比較的強度の大きな
光を導入させることにより、光ファイバープローブの開
口にエネルギー密度の高い近視野光を生成し、その近視
野光によって試料表面の構造または物性を局所的に変更
させる高密度な光メモリ記録としての応用も可能であ
る。強度の大きな近視野光を得るために、プローブ先端
の先端角を大きくすることが試みられている。

【０００６】これら近視野光を利用したデバイスにおい
て、開口の形成が最も重要である。開口の作製方法の一
つとして、特許公報平５−２１２０１に開示されている
方法が知られている。特許公報平５−２１２０１の開口
作製方法は、開口を形成するための試料として、先鋭化
した光波ガイドに遮光膜を堆積したものを用いている。
開口の作製方法は、遮光膜付きの先鋭化した光波ガイド
を圧電アクチュエータによって良好に制御された非常に
小さな押しつけ量で硬い平板に押しつけることによっ
て、先端の遮光膜を塑性変形させている。

【０００７】また、開口の形成方法として、特開平１１
−２６５５２０に開示されている方法がある。特開平１
１−２６５５２０の開口の作製方法において、開口を形
成する対象は、平板上に集束イオンビーム（ＦＩＢ）に
よって形成された突起先端である。開口の形成方法は、
突起先端の遮光膜に、側面からＦＩＢを照射し、突起先
端の遮光膜を除去することによって行っている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特許公
報平５−２１２０１の方法によれば、光波ガイド一本ず
つしか開口を形成する事ができない。また、特許公報平
５−２１２０１の方法によれば、移動分解能が数ｎｍの
圧電アクチュエータによって押し込み量を制御する必要
があるため、開口形成装置をその他の装置や空気などの
振動による影響が少ない環境におかなくてはならない。
また、光伝搬体ロッドが平板に対して垂直に当たるよう
に調整する時間がかかってしまう。また、移動量の小さ
な圧電アクチュエータの他に、移動量の大きな機械的並
進台が必要となる。さらに、移動分解能が小さな圧電ア
クチュエータをもちいて、押し込み量を制御するさい
に、制御装置が必要であり、かつ、制御して開口を形成
するためには数分の時間がかかる。したがって、開口作
製のために、高電圧電源やフィードバック回路などの大
がかりな装置が必要となる。また、開口形成にかかるコ
ストが高くなる問題があった。

【０００９】また、特開平１１−２６５５２０の方法に
よれば、加工対象は平板上の突起であるが、ＦＩＢを用
いて開口を形成しているため、一つの開口の形成にかか
る時間が１０分程度と長い。また、ＦＩＢを用いるため
に、試料を真空中におかなければならない。従って、開
口作製にかかる作製コストが高くなる問題があった。

【００１０】

【課題を解決するための手段】そこで、上記課題を解決
するために本発明に係る第１の光学的な開口の作製方法
は、基板と、前記基板に形成された所望の波長を透過す
る錘状突起部と、前記基板に形成された前記錘状突起部
の近傍に配置された開口制御部と、少なくとも前記錘状
突起部上に形成された遮光膜からなる被開口形成体に対
して、前記錘状突起部および前記開口制御部の少なくと
も１部を覆うような面を有する押し込み体を、前記錘状
突起部に向かう成分を有する力により前記被開口形成体
に押し当てることにより前記錘状突起部の先端に光学的
な開口を形成することを特徴とする。

【００１１】この発明によれば、錘状突起部近傍に開口
制御部を設けることによって押し込み体である板の変位
量を小さくすることができるため、分解能の高いアクチ
ュエータを用いなくても、大きさが均一で微小な開口を
錘状突起部先端に形成する事が容易である。また、錘状
突起部と開口制御部の高さが常に同じに制御されている
ので、開口の作製歩留まりが向上した。さらに、単純に
力Ｆを加えるだけで開口が形成されるため、開口作製に
かかる時間は数秒から数10秒と非常に短くできる。ま
た、本発明によれば、加工雰囲気を問わない。従って、
大気中で加工する事が可能でありすぐに光学顕微鏡など
で加工状態を観察できる。また、走査型電子顕微鏡中で
加工することによって、光学顕微鏡よりも高い分解能で
加工状態を観察することも可能である。また、液体中で
加工することによって、液体がダンパーの役目をするた
め、より制御性の向上した加工条件が得られる。

【００１２】また、本発明に係る第２の光学的な開口の
作製方法は、基板と、前記基板に形成された所望の波長
を透過する複数の錘状突起部と、前記基板に形成された
前記錘状突起部の近傍に配置された開口制御部と、少な
くとも前記錘状突起部上に形成された遮光膜からなる被
開口形成体に対して、前記錘状突起部および前記開口制
御部の少なくとも１部を覆うような面を有する押し込み
体を、前記錘状突起部に向かう成分を有する力により前
記被開口形成体に押し当てることにより前記複数の錘状
突起部の先端に光学的な開口を一度に形成することを特
徴とする。

【００１３】この発明によれば、本発明に係る第１の光
学的な開口の作製方法の効果に加え、ワークが複数個作
製されたウエハに対して、一括で力を加えることによっ
て、開口サイズのそろった開口を一度に複数個作製する
事が可能であり、開口１個あたりの加工時間を短くで
き、低コスト化をはかることができ。さらに、開口の個
数に対して開口制御部の個数を減らすことができ、１枚
のウエハから取れる微小開口を有する素子の数を大幅に
増やすことができるので、更なる低コスト化がはかれ
る。

【００１４】また、本発明に係る第３の光学的な開口の
作製方法は、本発明に係る第１あるいは第２の光学的な
開口の作製方法において、前記錘状突起部の高さと前記
開口制御部の高さに差をつけることを特徴とする。

【００１５】この発明によれば、本発明に係る第１ある
いは第２の光学的な開口の作製方法の効果に加え、錘状
突起部の高さと開口制御部の高さを良好に制御すること
で錘状突起部先端に作製する微小開口サイズを簡単に、
そして良好に制御することができる。

【００１６】また、本発明に係る第４の光学的な開口の
作製方法は、本発明に係る第１あるいは第２の光学的な
開口の作製方法において、前記錘状突起部の高さと前記
開口制御部の高さの差を前記基板の形状に応じた分布に
なるように形成することを特徴とする。

【００１７】この発明によれば、本発明に係る第１ある
いは第２の光学的な開口の作製方法の効果に加え、基板
の形状に応じ錘状突起部の高さを制御することにより、
より等の変形した基板に作製されている複数の錘状突起
部上部の遮光膜が受ける塑性変形量を一定にすることが
でき、錘状突起部の先端に作製される開口サイズをすべ
て一定にすることができるので、１枚のウエハからとれ
る開口の歩留まりが向上する。

【００１８】また、本発明に係る第５の光学的な開口の
作製方法は、本発明に係る第１あるいは第２の光学的な
開口の作製方法において、前記錘状突起部の高さと前記
開口制御部の高さの差を所望の分布になるように形成す
ることを特徴とする。

【００１９】この発明によれば、本発明に係る第１ある
いは第２の光学的な開口の作製方法の効果に加え、錘状
突起部の高さを適切に制御することにより、一枚のウエ
ハ上に数種類の大きさの開口を安定的に作製することが
でき、色々なサイズの開口を作製する際に、ウエハの枚
数を減らすことができ、安価に数種類の開口サイズを作
成することができる。

【００２０】また、本発明に係る第６の光学的な開口の
作製方法は、本発明に係る第１あるいは第２の光学的な
開口の作製方法において、前記押し込み体の形状が、前
記基板の反り量をもった形状であることを特徴とする。

【００２１】この発明によれば、本発明に係る第１ある
いは第２の光学的な開口の作製方法の効果に加え、基板
の反り形状に応じ、押し込み体である板あるいは押し込
み用具の形状を調整することにより、反り等の変形した
基板に作製されている複数の錘状突起部上部の遮光膜が
受ける塑性変形量を一定にすることができ、錘状突起部
の先端に作製される開口サイズをすべて一定にすること
ができる。よって、１枚のウエハからとれる開口の歩留
まりが飛躍的に向上する。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の開口の形成方法に
ついて、添付の図面を参照して詳細に説明する。 （実施の形態１）図１から図３は、本発明の実施の形態
１に係る開口の形成方法について説明した図である。図
１に示すワーク１０００は、基板４上に形成された透明
層5、透明層5の上に形成された錘状突起部１および尾根
状の開口制御部２、錘状突起部１、開口制御部２および
透明層5の上に形成された遮光膜３からなる。なお、ワ
ーク1000において、透明層５は、必ずしも必要ではな
く、その場合、遮光膜３は、錘状突起部１、開口制御部
２および基板４上に形成される。また、遮光膜３は、錘
状突起部1にだけ堆積されていてもよい。

【００２３】錘状突起部１の高さＨ１は、数ｍｍ以下で
あり、開口制御部２の高さＨ２は、数ｍｍ以下である。
高さＨ１と高さＨ２は同じである。錘状突起部１と開口
制御部2の間隔は、数mm以下である。また、遮光膜３の
厚さは、遮光膜３の材質によって異なるが、数１０ｎｍ
から数１００ｎｍである。

【００２４】錘状突起部１、開口制御部２および透明層
５は、二酸化ケイ素やダイヤモンドなどの可視光領域に
おいて透過率の高い誘電体や、ジンクセレンやシリコン
などの赤外光領域において透過率の高い誘電体や、フッ
化マグネシウムやフッ化カルシウムなどの紫外光領域に
おいて透過率の高い材料を用いる。また、錘状突起部１
の材料は、開口を通過する光の波長帯において少しでも
錘状突起部1を透過する材料であれば用いることができ
る。また、錘状突起部１、開口制御部２および透明層５
は、同一の材料で構成されても良いし、別々の材料で構
成されても良い。遮光膜３は、たとえば、アルミニウ
ム、クロム、金、白金、銀、銅、チタン、タングステ
ン、ニッケル、コバルトなどの金属や、それらの合金を
用いる。

【００２５】図２は、開口を形成する方法において、錘
状突起部１上の遮光膜３を塑性変形させている状態を示
した図である。遮光膜３を塑性変形させるための押し込
み体として板６及び押し込み用具７を用いた。図１で示
したワーク１０００の上に、錘状突起部１および少なく
とも開口制御部２の一部を覆い、かつ、少なくとも錘状
突起部１および開口制御部２側が平面である板６を載
せ、さらに板６の上には、押し込み用具７を載せる。押
し込み用具７に錘状突起部１の中心軸方向に力Ｆを加え
ることによって、板６が錘状突起部１に向かって移動す
る。錘状突起部１と板６との接触面積に比べて、開口制
御部２と板６との接触面積は、数１００〜数万倍も大き
い。したがって、与えられた力Ｆは、開口制御部2によ
って分散され、結果として板６の変位量は小さくなる。
板6の変位量が小さいため、遮光膜３が受ける塑性変形
量は非常に小さい。また、錘状突起部１および開口制御
部２は、非常に小さな弾性変形を受けるのみである。力
Fの加え方は、所定の重さのおもりを所定の距離だけ持
ち上げて、自由落下させる方法や、所定のバネ定数のバ
ネを押し込み用具７に取り付け、所定の距離だけバネを
押し込む方法などがある。板６が、遮光膜よりも堅く、
錘状突起部１および開口制御部２よりも柔らかい材料で
ある場合、錘状突起部１および開口制御部２が受ける力
は、板６によって吸収されるため、板6の変位量がより
小さくなり、遮光膜３の塑性変形量を小さくすることが
容易となる。

【００２６】図３は、力Ｆを加えた後に、押し込み体で
ある板６および押し込み用具７を取り除いた状態を示し
た図である。遮光膜３の塑性変形量が非常に小さく、錘
状突起部１および開口制御部２が弾性変形領域でのみ変
位しているため、錘状突起部１の先端に開口８が形成さ
れる。開口８の大きさは、数ｎｍから錘状突起部１を通
過する光の波長の回折限界程度の大きさである。なお、
上記では、押し込み用具7とワーク１０００の間に板６
が挿入されていたが、板6を除去して直接押し込み用具
７で押し込むことによっても同様に開口８を形成できる
ことは、いうまでもない。

【００２７】開口８に光を導入するために、基板４を錘
状突起部１の形成面と反対側からエッチングすることに
よって透明体５または錘状突起部１の少なくとも一部を
露出させて、開口８への光の導入口を形成する。また、
基板４を透明材料１０３で構成することによって、光の
導入口を形成する工程を省くことができるのは言うまで
もない。

【００２８】以上説明したように、本発明の開口作製方
法によれば、開口制御部２によって押し込み体である板
６の変位量を良好に制御することができ、かつ、板６の
変位量を非常に小さくできるため、大きさが均一で小さ
な開口８を錘状突起部１先端に容易に作製することがで
きる。また、基板側から光を照射して、開口８から近視
野光を発生させることができる。

【００２９】次に、ワーク１０００の製造方法を図４か
ら図５を用いて説明する。図４は、基板材料１０４上に
透明材料１０３を形成したのち、錘状突起部用マスク１
０１および開口制御部用マスク１０２を形成した状態を
示している。図4（ａ）は上面図を示しており、図４
（ｂ）は、図４（ａ）のＡ−Ａ‘で示す位置における断
面図を示している。透明材料１０３は、気相化学堆積法
（ＣＶＤ）やスピンコートによって基板材料１０４上に
形成する。また、透明材料１０３は、固相接合や接着な
どの方法によっても基板材料１０４上に形成することが
できる。次に、透明材料１０３上にフォトリソグラフィ
工程によって、錘状突起部用マスク１０１及び開口制御
部用マスク１０２を形成する。錘状突起部用マスク１０
１と開口制御部用マスク１０２は、同時に形成しても良
いし、別々に形成しても良い。

【００３０】錘状突起部用マスク１０１および開口制御
部用マスク１０２は、透明材料１０３の材質と次工程で
用いるエッチャントによるが、フォトレジストや窒化膜
などを用いる。透明材料１０３は、二酸化ケイ素やダイ
ヤモンドなどの可視光領域において透過率の高い誘電体
や、ジンクセレンやシリコンなどの赤外光領域において
透過率の高い誘電体や、フッ化マグネシウムやフッ化カ
ルシウムなどの紫外光領域において透過率の高い材料を
用いる。

【００３１】錘状突起部用マスク１０１の直径は、たと
えば数ｍｍ以下である。開口制御部用マスク１０２の幅
Ｗ１は、たとえば、錘状突起部用マスク１０１の直径と
同じかそれよりも数１０ｎｍ〜数μmだけ小さい。ま
た、開口制御部用マスク１０２の幅Ｗ１は、錘状突起部
用マスク１０１の直径よりも数１０ｎｍ〜数μmだけ大
きくてもよい。また、開口制御部用マスク１０２の長さ
は、数１０μｍ以上である。

【００３２】図５は、錘状突起部１および開口制御部２
を形成した状態を示している。図５（ａ）は上面図であ
り、図５（ｂ）は、図5（ａ）のＡ−Ａ‘で示す位置の
断面図である。錘状突起部用マスク１０１および開口制
御部用マスク１０２を形成した後、ウエットエッチング
による等方性エッチングによって錘状突起部１および開
口制御部２を形成する。透明材料１０３の厚さと錘状突
起部１および開口制御部２の高さの関係を調整すること
によって、図１に示す透明層５が形成されたり、形成さ
れなかったりする。錘状突起部１の先端半径は、数ｎｎ
から数１００ｎｍである。この後、遮光膜をスパッタや
真空蒸着などの方法で堆積する事によって、図1に示す
ワーク１０００を形成する事ができる。また、遮光膜３
を錘状突起部１にだけ堆積する場合、遮光膜３の堆積工
程において、錘状突起部１上に遮光膜が堆積するような
形状を有するメタルマスクを乗せてスパッタや真空蒸着
などを行う。また、ワーク１０００の錘状突起部が形成
された面の全面に遮光膜３を堆積した後、錘状突起部１
にだけ遮光膜３が残るようなフォトリソグラフィ工程を
用いても、錘状突起部1上にだけ遮光膜３を形成する事
ができることは言うまでもない。以上説明したように、
本発明の実施の形態１によれば、錘状突起部１近傍に開
口制御部２を設けることによって押し込み体である板６
の変位量を小さくすることができるため、分解能の高い
アクチュエータを用いなくても、大きさが均一で微小な
開口８を錘状突起部１先端に形成する事が容易である。
我々の実験では、手に持ったハンマーなどで、押し込み
用具７を叩くだけで直径１００ｎｍ以下の開口８を形成
する事ができた。また、錘状突起部１と開口制御部２の
高さが常に同じに制御されているので、開口８の作製歩
留まりが向上した。また、本発明の実施の形態１で説明
したワーク１０００は、フォトリソグラフィ工程によっ
て作製可能なため、ウエハなどの大きな面積を有する試
料に、複数個作製することが可能であり、力Ｆを一定に
することによって複数個作製されたワーク１０００それ
ぞれに対して均一な開口サイズの開口８を形成する事が
できる。また、力Ｆの大きさを変えることが非常に簡単
なため、複数個作製されたワーク1000に対して個別に開
口サイズの異なる開口８を形成する事が可能である。ま
た、単純に力Ｆを加えるだけで開口8が形成されるた
め、開口作製にかかる時間は数秒から数10秒と非常に短
い。また、本発明の実施の形態１によれば、加工雰囲気
を問わない。従って、大気中で加工する事が可能であり
すぐに光学顕微鏡などで加工状態を観察できる。また、
走査型電子顕微鏡中で加工することによって、光学顕微
鏡よりも高い分解能で加工状態を観察することも可能で
ある。また、液体中で加工することによって、液体がダ
ンパーの役目をするため、より制御性の向上した加工条
件が得られる。

【００３３】また、ワーク１０００が複数個作製された
試料に対して、一括で力Ｆを加えることによって、開口
サイズのそろった開口８を一度に複数個作製する事も可
能である。一括で加工する場合、ウエハ一枚あたりのワ
ーク1000の数にもよるが、開口1個あたりの加工時間
は、数100ミリ秒以下と非常に短くなる。 （実施の形態２）図６、図７は、本発明の実施の形態２
に係る開口の形成方法について説明した図である。本実
施の形態は、実施の形態１において、錘状突起部の高さ
と開口制御部の高さに差がある場合の実施の形態であ
る。よって、実施の形態１と同じ部分については説明を
一部省略あるいは簡単にする。

【００３４】実施の形態１と同様に、図６において基板
４上に形成された透明層5、透明層5の上に形成された錘
状突起部６１および尾根状の開口制御部２、錘状突起部
６１、開口制御部２および透明層5の上に形成された遮
光膜３からなる。なお、透明層５は、必ずしも必要では
なく、その場合、遮光膜３は、錘状突起部６１、開口制
御部２および基板４上に形成される。また、遮光膜３
は、錘状突起部６1にだけ堆積されていてもよい。

【００３５】錘状突起部６１の高さＨ１６は、数mm以下
であり、開口制御部２の高さH２６は、数mm以下であ
る。高さＨ１６と高さＨ２６の差は、１０００ｎｍ以下
である。図６の場合、錘状突起部６１の高さの方が開口
制御部２の高さよりも低く、Ｈ１６＜Ｈ２６である。

【００３６】錘状突起部６１、開口制御部２および透明
層５は、二酸化ケイ素やダイヤモンドなどの可視光領域
において透過率の高い誘電体や、ジンクセレンやシリコ
ンなどの赤外光領域において透過率の高い誘電体や、フ
ッ化マグネシウムやフッ化カルシウムなどの紫外光領域
において透過率の高い材料を用いる。また、錘状突起部
６１の材料は、開口を通過する光の波長帯において少し
でも錘状突起部６1を透過する材料であれば用いること
ができる。また、錘状突起部６１、開口制御部２および
透明層５は、同一の材料で構成されても良いし、別々の
材料で構成されても良い。遮光膜３は、たとえば、アル
ミニウム、クロム、金、白金、銀、銅、チタン、タング
ステン、ニッケル、コバルトなどの金属や、それらの合
金を用いる。

【００３７】このようなワーク２０００に開口を作製す
る方法は、実施の形態１で説明した方法と全く同じであ
るので説明を省略する。ただし、錘状突起部６１の高さ
の方が開口制御部２の高さよりも低いため、錘状突起部
６１上部の遮光膜３が受ける塑性変形量は、開口制御部
２上部の遮光膜３が受ける塑性変形量よりも小さくな
る。よって、錘状突起部６１の先端に開口が形成され、
その開口サイズは実施の形態１で説明した錘状突起部と
開口制御部の高さが同じものに比べて小さくなる。

【００３８】また、図７は、図６の実施の形態とは逆に
錘状突起部が開口制御部よりも高い場合の実施の形態で
ある。他の部分は図６の実施の形態と全く同じであるの
で説明を省略する。

【００３９】錘状突起部７１の高さＨ１７の方が開口制
御部２の高さＨ２７よりも高いため、開口を作製する
際、錘状突起部７１上部の遮光膜３が受ける塑性変形量
は、開口制御部２上部の遮光膜３が受ける塑性変形量よ
りも大きくなる。よって、錘状突起部７１の先端に開口
が形成され、その開口サイズは実施の形態１で説明した
錘状突起部と開口制御部の高さが同じものに比べて大き
くなる。

【００４０】以上説明したように、錘状突起部の高さと
開口制御部の高さの差を制御することで、錘状突起部の
先端に作製される開口サイズを容易に制御することがで
きる。

【００４１】また、ワーク２０００、３０００を一枚の
ウエハ上に複数個作製した時には、そのウエハが反って
しまう場合がある。そのような場合にも、その反り量に
対応する錘状突起部の高さと開口制御部の高さの差をつ
けておくことで、各々のワークの錘状突起部上部の遮光
膜が受ける塑性変形量を一定にし、錘状突起部の先端に
作製される開口サイズを一定にすることができる。

【００４２】図８および図９は、上記で説明したワーク
の作製方法における錘状突起部と開口制御部の高さの関
係を説明する図である。なお、以下では、図６の実施の
形態のような錘状突起部の方が開口制御部の高さより低
い場合について説明する。

【００４３】図８は、図６において遮光膜をつける前の
状態でから錘状突起部６１と開口制御部２だけを示した
図である。図９は、図８中B-B'で示す位置の錘状突起部
１と、図８中C-C'で示す位置の開口制御部２の断面図で
ある。図９（ａ）は、錘状突起部６１がちょうど形成さ
れた状態を示した図である。この状態は実施の形態１に
おける図５のワーク１０００の製造方法を説明した図の
状態である。開口制御部用マスク１０２の幅は、錘状突
起部用マスクの直径よりも大きいくすることで、図９
（ａ）の状態では、開口制御部２の上面には、平らな部
分が残り、この平らな部分上に開口制御部用マスク１０
２が残っている。しかしながら、錘状突起部用マスク
は、錘状突起部６１との接触面積が非常に小さくなるた
め、はずれてしまう。図９（ａ）の状態では、錘状突起
部６１の高さＨ１１と開口制御部２の高さＨ２１は、同
じである。図９（ｂ）は、図９（ａ）の状態からさらに
エッチングを進め、開口制御部２上面の平らな部分がち
ょうどなくなった状態を示している。図９（ａ）の状態
からさらにエッチングを行うと、錘状突起部用マスクが
無い錘状突起部６１の高さＨ1２は、徐々に低くなって
いく。一方、開口制御部用マスクが残っている開口制御
部２の高さＨ22は、H2１と同じままである。開口制御部
２の上面の平らな部分の幅は、徐々に狭くなり、断面形
状は図９（ｂ）に示すように、三角形になる。このとき
の錘状突起部６１と開口制御部２の高さの差ΔＨは、錘
状突起部用マスクの直径と開口制御部用マスク１０２の
幅の差、および、錘状突起部６１と開口制御部２の先端
角によって異なるが、おおよそ1000nm以下程度である。

【００４４】図９（ｃ）は、図９（ｂ）の状態からさら
にエッチングを進めた状態を示している。錘状突起部６
１の高さＨ１３は、高さＨ１１よりも低くなる。同様
に、開口制御部Ｈ２３の高さも、高さＨ２２よりも小さ
くなる。しかし、高さＨ１３と高さＨ２３の減少量は、
同じであるため、錘状突起部６１と開口制御部２の高さ
の差ΔＨは、変化しない。

【００４５】なお、開口制御部用マスク１０２の幅が、
錘状突起部用マスクよりも小さい場合は、錘状突起部と
開口制御部の高さの関係が逆になり、図７の実施の形態
の開口制御部よりも錘状突起部が高い場合のワーク３０
００の形状となる。

【００４６】また、錘状突起部用マスクの幅と開口制御
部用マスクの幅が等しい場合は、錘状突起部と開口制御
部の高さが等しくなることは言うまでもない。

【００４７】本発明のワークの作製方法によれば、フォ
トリソグラフィ工程によって錘状突起部と開口制御部の
高さの差を良好に制御することができる。

【００４８】以上説明したように、本発明の実施の形態
２によれば、実施の形態１の効果に加え、錘状突起部の
高さと開口制御部の高さを良好に制御することができ、
錘状突起部の高さと開口制御部の高さの差によって錘状
突起部先端に作製する微小開口サイズを良好に制御する
ことができる。

【００４９】さらに、ワーク２０００、３０００が複数
個作製された一枚のウエハに対して、一括で力Ｆを加え
ることによって、数種類の所望の開口サイズの開口を一
度に複数個作製する事も可能である。一括で加工する場
合、ウエハ一枚あたりのワークの数にもよるが、開口1
個あたりの加工時間は、数100ミリ秒以下と非常に短く
なる。

【００５０】また、ワーク２０００、３０００を一枚の
ウエハ上に複数個作製した場合に、そのウエハが反って
しまう場合がある。そのような場合にも、その反りに応
じて錘状突起部の高さを適切に制御することにより、錘
状突起部の先端に作製される開口サイズを一定にするこ
とができるので、ウエハ一枚あたりから取れる良品の数
を多くするこができ、より低コストで微小開口を作製す
ることができる。（実施の形態３）図１０は、本発明の
実施の形態３に係る開口の形成方法について説明した図
である。本実施の形態は、実施の形態２において、開口
制御部の間に複数の錘状突起部があり、基板が反ってし
まっている場合の実施の形態である。よって、実施の形
態１あるいは実施の形態２と同じ部分については説明を
一部省略あるいは簡単にする。

【００５１】図１０において、基板４は、透明層５、透
明層５の上に形成された複数の錘状突起部１０１および
複数の錘状突起部１０１の外側に開口制御部２、複数の
錘状突起部１０１、開口制御部２および透明層5の上に
形成された遮光膜３からなる。なお、透明層５は、必ず
しも必要ではなく、その場合、遮光膜３は、複数の錘状
突起部１０１、開口制御部２および基板４上に形成され
る。また、遮光膜３は、複数の錘状突起部１０１にだけ
堆積されていてもよい。

【００５２】このような構造が作製された基板４は、基
板表面と裏面との応力の違いにより図１０のように反っ
てしまう。複数の錘状突起部１０１の高さを基板４に対
して同じ高さにすると、中央付近の錘状突起部１０１上
部の遮光膜３が受ける塑性変形量は、他の錘状突起部１
０１上部の遮光膜が受ける塑性変形量よりも大きくな
り、中央付近の錘状突起部１０１の先端に作製される開
口サイズが大きくなってしまう。

【００５３】そこで、本実施の形態においては、基板４
の反り量に対応させてそれぞれの錘状突起部の高さを変
えた。図１０の実施の形態の場合、中央付近の錘状突起
部の高さを低くし、開口制御部２に近くなる錘状突起部
にしたがって徐々に錘状突起部の高さを高くした。この
ようなワークの作製方法は錘状突起部用マスクの幅をそ
れぞれの錘状突起部毎に変えること以外は、実施の形態
２と同じであるので説明を省略する。

【００５４】このように錘状突起部の高さを調整するこ
とにより、少なくとも複数の錘状突起部１０１と開口制
御部２の一部を覆い、複数の錘状突起部１０１および開
口制御部２に平面である板６を載せ、さらに板６の上よ
り押し込み用具７を載せる。押し込み用具７に錘状突起
部１０１の中心軸方向に力Ｆを加えることによって、基
板４の反り量に対応させて錘状突起部１０１の高さを変
えてあるので、板６がすべての錘状突起部１０１上部の
遮光膜３を同時に押し込む。錘状突起部１０１と板６と
の接触面積に比べて、開口制御部２２と板６との接触面
積は、数１００〜数万倍も大きい。したがって、与えら
れた力Ｆは、開口制御部２によって分散され、結果とし
て板６の変位量は小さくなる。板６の変位量が小さいた
め、遮光膜３が受ける塑性変形量は非常に小さい。錘状
突起部１０１および開口制御部２は、非常に小さな弾性
変形を受けるのみである。よって、遮光膜３の塑性変形
量が非常に小さく、すべての錘状突起部１０１および開
口制御部２が弾性変形領域でのみ変位しているため、す
べての錘状突起部１０１の先端に均一な大きさの開口が
形成される。開口サイズは、数ｎｍから錘状突起部１０
１を通過する光の波長の回折限界程度の大きさである。
なお、上記では、押し込み用具７とワークの間に板６が
挿入されていたが、板６を除去して直接押し込み用具７
で押し込むことによっても同様に開口を形成できること
は、いうまでもない。

【００５５】開口に光を導入するために、基板４を錘状
突起部１０１の形成面と反対側からエッチングすること
によって透明体５または錘状突起部１０１のそれぞれの
少なくとも一部を露出させて、開口への光の導入口を形
成する。また、基板４を透明材料で構成することによっ
て、光の導入口を形成する工程を省くことができるのは
言うまでもない。

【００５６】図１０は、基板４が凸状に反った場合の実
施の形態であるが、基板４が凹状に反った場合について
も、同様に適応可能である。その際には、中心付近の錘
状突起部の高さを高くし、開口制御部に近い錘状突起部
の高さを低くすればよい。

【００５７】さらに、基板４がうねっているような場合
にも本実施の形態は同様に適応可能であることは言うま
でもない。

【００５８】また、すべての錘状突起部の高さを一定に
し、板６あるいは押し込み用具７の形状を基板の反りと
同じ形状することによっても上記説明したように、すべ
て開口サイズを同じにすることができる。

【００５９】また、一枚のウエハ上に数種類の開口サイ
ズを作製したい場合には、実施の形態１と同様にして錘
状突起部の高さあるいは開口制御部の高さを適切に制御
することで適応可能である。

【００６０】以上説明したように、本発明の実施の形態
３によれば、基板４の形状に応じ、錘状突起部の高さ
や、板あるいは押し込み用具の形状を制御することによ
り、反り等の変形した基板に作製されている複数の錘状
突起部上部の遮光膜が受ける塑性変形量を一定にするこ
とができ、錘状突起部の先端に作製される開口サイズを
すべて一定にすることができる。よって、１枚のウエハ
からとれる開口の歩留まりが飛躍的に向上する。

【００６１】さらに、錘状突起部の高さを適切に制御す
ることにより、一枚のウエハ上に数種類の大きさの開口
を安定的に作製することができる。

【００６２】よって、実施の形態１や実施の形態２の効
果に加え、開口の個数に対して開口制御部の個数を減ら
すことができ、１枚のウエハから取れる微小開口を有す
る素子の数を大幅に増やすことができるので、更なる低
コスト化がはかれる。

【００６３】また、一括で加工できる開口の個数が増え
るので、ウエハ一枚あたりのワークの数にもよるが、開
口1個あたりの加工時間は、実施の形態１や実施の形態
２の加工時間を数分の一に短くすることができる。

【００６４】

【発明の効果】以上説明したように本発明に係る第１の
光学的な開口の作製方法によれば、錘状突起部近傍に開
口制御部を設けることによって押し込み体である板の変
位量を小さくすることができるため、分解能の高いアク
チュエータを用いなくても、大きさが均一で微小な開口
を錘状突起部先端に形成する事が容易である。また、錘
状突起部と開口制御部の高さが常に同じに制御されてい
るので、開口の作製歩留まりが向上した。

【００６５】さらに、単純に力Ｆを加えるだけで開口が
形成されるため、開口作製にかかる時間は数秒から数10
秒と非常に短くできる。

【００６６】また、本発明によれば、加工雰囲気を問わ
ない。従って、大気中で加工する事が可能でありすぐに
光学顕微鏡などで加工状態を観察できる。また、走査型
電子顕微鏡中で加工することによって、光学顕微鏡より
も高い分解能で加工状態を観察することも可能である。
また、液体中で加工することによって、液体がダンパー
の役目をするため、より制御性の向上した加工条件が得
られる。

【００６７】以上説明したように本発明に係る第２の光
学的な開口の作製方法によれば、本発明に係る第１の光
学的な開口の作製の効果に加え、ワークが複数個作製さ
れたウエハに対して、一括で力を加えることによって、
開口サイズのそろった開口を一度に複数個作製する事が
可能であり、開口１個あたりの加工時間を短くでき、低
コスト化をはかることができ。

【００６８】さらに、開口の個数に対して開口制御部の
個数を減らすことができ、１枚のウエハから取れる微小
開口を有する素子の数を大幅に増やすことができるの
で、更なる低コスト化がはかれる。

【００６９】以上説明したように本発明に係る第３の光
学的な開口の作製方法によれば、本発明に係る第１ある
いは第２の光学的な開口の作製方法の効果に加え、錘状
突起部の高さと開口制御部の高さを良好に制御すること
で錘状突起部先端に作製する微小開口サイズを簡単に、
そして良好に制御することができる。

【００７０】以上説明したように本発明に係る第４の光
学的な開口の作製方法によれば、本発明に係る第１ある
いは第２の光学的な開口の作製方法の効果に加え、基板
の形状に応じ錘状突起部の高さを制御することにより、
反り等の変形した基板に作製されている複数の錘状突起
部上部の遮光膜が受ける塑性変形量を一定にすることが
でき、錘状突起部の先端に作製される開口サイズをすべ
て一定にすることができるので、１枚のウエハからとれ
る開口の歩留まりが向上する。

【００７１】以上説明したように本発明に係る第５の光
学的な開口の作製方法によれば、本発明に係る第１ある
いは第２の光学的な開口の作製方法の効果に加え、錘状
突起部の高さを適切に制御することにより、一枚のウエ
ハ上に数種類の大きさの開口を安定的に作製することが
で、色々なサイズの開口を作製する際に、ウエハの枚数
を減らすことができ、安価に数種類の開口サイズを作成
することができる。

【００７２】以上説明したように本発明に係る第６の光
学的な開口の作製方法によれば、本発明に係る第１ある
いは第２の光学的な開口の作製方法の効果に加え、基板
の反り等の形状に応じ、板あるいは押し込み用具の形状
を調整することにより、反り等の変形した基板に作製さ
れている複数の錘状突起部上部の遮光膜が受ける塑性変
形量を一定にすることができ、錘状突起部の先端に作製
される開口サイズをすべて一定にすることができる。よ
って、１枚のウエハからとれる開口の歩留まりが飛躍的
に向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１に係る開口の形成方法に
ついて説明した図である。

【図２】本発明の実施の形態１に係る開口の形成方法に
ついて説明した図である。

【図３】本発明の実施の形態１に係る開口の形成方法に
ついて説明した図である。

【図４】ワーク１０００の製造方法について説明した図
である。

【図５】ワーク１０００の製造方法について説明した図
である。

【図６】本発明の実施の形態２に係る開口の形成方法に
ついて説明した図である。

【図７】本発明の実施の形態２に係る開口の形成方法に
ついて説明した図である。

【図８】ワーク２０００の作製方法における錘状突起部
６１と開口制御部２の高さの関係を説明する図である。

【図９】ワーク２０００の作製方法における錘状突起部
６１と開口制御部２の高さの関係を説明する図である。

【図１０】本発明の実施の形態３に係る開口の形成方法
について説明した図である。

【符号の説明】

１、６１、７１、１０１ 錘状突起部 ２ 開口制御部 ３ 遮光膜 ４ 基板 ５ 透明層 ６ 板 ７ 押し込み用具 ８ 開口 １０１ 錘状突起部用マスク １０２ 開口制御部用マスク １０３ 透明材料 １０４ 基板材料 １０００、２０００、３０００ ワーク Ｆ 力 Ｈ１、Ｈ１１、Ｈ１２、Ｈ１３、Ｈ１６、Ｈ１７ 錘状
突起部の高さ Ｈ２、Ｈ２１、Ｈ２２、Ｈ２３、Ｈ２６、Ｈ２７ 開口
制御部の高さ ΔＨ 錘状突起部と開口制御部の高さの差

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 光岡 靖幸 千葉県千葉市美浜区中瀬１丁目８番地 株 式会社エスアイアイ・アールディセンター 内 (72)発明者 加藤 健二 千葉県千葉市美浜区中瀬１丁目８番地 株 式会社エスアイアイ・アールディセンター 内 (72)発明者 新輪 隆 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 前田 英孝 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 (72)発明者 篠原 陽子 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

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】基板と、 前記基板に形成された所望の波長を透過する錘状突起部
   と、 前記錘状突起部の近傍に配置された開口制御部と、 少なくとも前記錘状突起部上に形成された遮光膜からな
   る被開口形成体に対して、 前記錘状突起部および前記開口制御部の少なくとも一部
   を覆うような面を有する押し込み体を、前記錘状突起部
   に向かう成分を有する力により前記被開口形成体に押し
   当てることにより前記錘状突起部の先端に光学的な開口
   を形成することを特徴とする光学的な開口作製方法。
2. 【請求項２】基板と、 前記基板に形成された所望の波長を透過する複数の錘状
   突起部と、 前記錘状突起部の近傍に配置された開口制御部と、 少なくとも前記錘状突起部上に形成された遮光膜からな
   る被開口形成体に対して、 前記錘状突起部および前記開口制御部の少なくとも一部
   を覆うような面を有する押し込み体を、前記錘状突起部
   に向かう成分を有する力により前記被開口形成体に押し
   当てることにより前記複数の錘状突起部の先端に光学的
   な開口を一度に形成することを特徴とする光学的な開口
   作製方法。
3. 【請求項３】前記錘状突起部の高さと前記開口制御部の
   高さに差をつけることを特徴とする請求項１または請求
   項２に記載の光学的な開口作製方法。
4. 【請求項４】前記錘状突起部の高さと前記開口制御部の
   高さの差を前記基板の形状に応じた分布になるように形
   成することを特徴とする請求項１または請求項２に記載
   の光学的な開口の作製方法。
5. 【請求項５】前記錘状突起部の高さと前記開口制御部の
   高さの差を所望の分布になるように形成することを特徴
   とする請求項１または請求項２に記載の光学的な開口の
   作製方法。
6. 【請求項６】前記押し込み体の形状が、前記基板の反り
   と同じ形状であることを特徴とする請求項１または請求
   項２記載の光学的な開口の作製方法。