JP2002168760A

JP2002168760A - 光学的な開口の作製方法

Info

Publication number: JP2002168760A
Application number: JP2000367561A
Authority: JP
Inventors: Yoko Shinohara; 陽子篠原; Manabu Omi; 学大海; Yasuyuki Mitsuoka; 靖幸光岡; Nobuyuki Kasama; 宣行笠間; Hidetaka Maeda; 英孝前田; Susumu Ichihara; 進市原; Kenji Kato; 健二加藤; Takashi Arawa; 隆新輪
Original assignee: Seiko Instruments Inc
Current assignee: Seiko Instruments Inc
Priority date: 2000-12-01
Filing date: 2000-12-01
Publication date: 2002-06-14
Anticipated expiration: 2020-12-01
Also published as: JP4450975B2

Abstract

(57)【要約】【課題】簡便な方法で均一な開口径を有する光学的な
開口を形成する方法を提供すること。【解決手段】錐状突起と前記錐状突起の近傍に配置さ
れ、前記錐状突起と略同じ高さを有するストッパーと、
少なくとも前記錐状突起上に形成された遮光膜からなる
被開口形成体に対して、押し込み用具で、少なくとも前
記錐状突起および前記ストッパーの少なくとも一部を覆
うような略平面を有する押し込み体を、前記チップに向
かって変位させることによって、前記チップ先端に光学
的な開口を形成することを特徴とする光学的な開口の作
製方法。

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、その値は開口の大きさ以下である。このと
き、試料上での近視野光のスポット径は、開口の大きさ
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】本発明は、上記の問題に
鑑みてなされたものであり、本発明の光学的な開口の作
製方法は、少なくとも略先端を除いて十分な厚さを持つ
遮光膜で覆われた微小突起先端に光学的な開口を作製す
る方法において、錐状突起と、前記錐状突起の近傍に配
置され、前記錐状突起と略同じ高さを有するストッパー
と、前記錐状突起上に形成された遮光膜からなる被開口
形成体に対して、押し込み用具が、少なくとも前記錐状
突起及び前記ストッパーの少なくとも一部を覆うような
略平面を有する押し込み体を、前記錐状突起に向かって
変位させることにより、前記錐状突起先端に光学的な開
口を形成するものである。

【００１１】したがって、本発明の光学的な開口の作製
方法によれば、錐状突起と略同じ高さを有するストッパ
ーによって、押し込み体の変位が制御されるため、押し
込み用具で押し込み体を所定の力で押すだけで簡単に光
学的な開口を作製する事ができる。また、真空中、液
中、大気中など様々な環境下で開口を作製することがで
きる。また、光学的な開口を作製する際に特別な制御装
置を必要としないため、光学的な開口を作製するための
装置を単純化する事ができる。また、所定の力を与える
時間を非常に短くすることが容易であり、開口作製にか
かる時間を短くすることができるため、開口作製にかか
るコストを低くすることができる。

【００１２】また、本発明の光学的な開口の作製方法
は、前記押し込み用具が、前記押し込み体に向かって凸
状の略球形状、略円柱形状もしくは先鋭な先端を有す
る。

【００１３】したがって、押し込み体の限定された領域
に力を加えられることから、押し込み体を変形させやす
く、ストッパーの高さが錐状突起より高くても、開口を
作製することができる。

【００１４】また、本発明の光学的な開口の作製方法
は、前記押し込み用具が略平面形状を有する。

【００１５】したがって、前記押し込み量がチップ高さ
とストッパー高さの差にのみ依存して決まるため、一定
のサイズの開口を安定して作製することができる。

【００１６】また、本発明の光学的な開口の作製方法
は、前記押し込み用具が、少なくとも前記押し込み体よ
り弾性変形しやすい材料から構成されていることとす
る。

【００１７】したがって、押し込み体の表面が平坦でな
くとも押し込み体に均一な力を加えることができるた
め、開口サイズを一定かつ安定して作製することができ
る。

【００１８】また、本発明の光学的な開口の作製方法
は、前記押し込み用具と前記押し込み体とが所定の位置
でかみあうよう、少なくとも前記押し込み体もしくは前
記押し込み用具のいずれかに凹凸形状を有する。

【００１９】したがって、押し込み用具が加圧する位置
を簡単に規定できるため、寸法精度の高い開口を安定し
て作製することができる。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、この発明につき図面を参照
しつつ詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこ
の発明が限定されるものではない。

【００２１】（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の
チップ１および尾根状のストッパー２、チップ１、スト
ッパー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、チップ
１、ストッパー２および基板４上に形成される。また、
遮光膜３は、チップ1にだけ堆積されていてもよい。

【００２２】チップ１の高さＨ１は、数ｍｍ以下であ
り、ストッパー２の高さＨ２は、数ｍｍ以下である。高
さＨ１と高さＨ２の差は、１０００ｎｍ以下である。チ
ップ１とストッパー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。

【００２３】チップ１、ストッパー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、チップ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チップ
１を透過する材料であれば用いることができる。また、
チップ１、ストッパー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。

【００２４】図２は、開口を形成する方法において、チ
ップ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。図１で示したワーク１０００の上に、チップ
１および少なくともストッパー２の一部を覆い、かつ、
少なくともチップ１およびストッパー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。このとき、板６は透明なガラスを用いた。板６を
載せた後でも顕微鏡あるいは目視によってチップ１の位
置を確認することができる。本実施の形態においては顕
微鏡によって２方向からチップ１と押し込み用具７の位
置を確認し、押し込み用具７がチップ１の真上に配置さ
れるようにした。押し込み用具７にチップ１の中心軸方
向に力Ｆを加えることによって、板６がチップ１に向か
って移動する。チップ１と板６との接触面積に比べて、
ストッパー２と板６との接触面積は、数百〜数万倍も大
きい。したがって、与えられた力Ｆは、ストッパー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、チップ１およびストッパ
ー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、遮光膜よりも硬く、
チップ１およびストッパー２よりも柔らかい材料である
場合、チップ１およびストッパー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。

【００２５】図３は、力Ｆを加えた後に、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、チップ１およびスト
ッパー２が弾性変形領域でのみ変位しているため、チッ
プ１の先端に開口８が形成される。開口８の大きさは、
数ｎｍからチップ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。開口８に光を導入するため
に、基板４をチップ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またはチップ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。

【００２６】以上説明したように、本発明の開口作製方
法によれば、ストッパー２によって板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をチップ
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。

【００２７】次に、ワーク１０００の製造方法を図４か
ら図６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、チップ用マスク１０１
およびストッパー用マスク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（ＣＶ
Ｄ）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、チップ用マスク１０１及びストッパー用マス
ク１０２を形成する。チップ用マスク１０１とストッパ
ー用マスク１０２は、同時に形成しても良いし、別々に
形成しても良い。

【００２８】チップ用マスク１０１およびストッパー用
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。

【００２９】チップ用マスク１０１の直径は、たとえば
数ｍｍ以下である。ストッパー用マスク１０２の幅Ｗ１
は、たとえば、チップ用マスク１０１の直径と同じかそ
れよりも数１０ｎｍ〜数μｍだけ小さい。また、ストッ
パー用マスク１０２の幅Ｗ１は、チップ用マスク１０１
の直径よりも数１０ｎｍ〜数μｍだけ大きくてもよい。
また、ストッパー用マスク１０２の長さは、数１０μｍ
以上である。

【００３０】図５は、チップ１およびストッパー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。チップ用マスク１０１およびストッパー用マ
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チップ１およびストッパー２を
形成する。透明材料１０３の厚さとチップ１およびスト
ッパー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。チップ１の先端半径は、数ｎｍ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をチップ１にだけ堆
積する場合、遮光膜３の堆積工程において、チップ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１
０００のチップが形成された面の全面に遮光膜３を堆積
した後、チップ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、チップ1上にだけ遮光膜３
を形成する事ができる。

【００３１】図７および図８は、上記で説明したワーク
１０００の作製方法におけるチップ１とストッパー２の
高さの関係を説明する図である。なお、以下では、チッ
プ用マスク１０１の直径が、ストッパー用マスク１０２
の幅よりも小さい場合について説明する。図７は、図５
（ａ）で説明した工程において、チップ１とストッパー
２だけを示した図であり、図８は、図７中Ｂ−Ｂ’で示
す位置のチップ１と、図７中Ｃ−Ｃ’で示す位置のスト
ッパー２の断面図である。

【００３２】図８（ａ）は、チップ１がちょうど形成さ
れた状態を示した図である。ストッパー用マスク１０２
の幅は、チップ用マスク１０１の直径よりも大きいた
め、図８（ａ）の状態では、ストッパー２の上面には、
平らな部分が残り、この平らな部分上にストッパー用マ
スク１０２が残っている。しかしながら、チップ用マス
ク１０１は、チップ１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８（ａ）の状態では、チップ
１の高さＨ１１とストッパー２の高さＨ２２は、同じで
ある。

【００３３】図８（ｂ）は、図８（ａ）の状態からさら
にエッチングを進め、ストッパー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８（ａ）の状
態からさらにエッチングを行うと、チップ用マスク１０
１が無いチップ１の高さＨ１１１は、徐々に低くなって
いく。一方、ストッパー用マスクが残っているストッパ
ー２の高さＨ２２２は、Ｈ２２と同じままである。スト
ッパー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８（ｂ）に示すように、三角形になる。こ
のときのチップ１とストッパー２の高さの差ΔＨは、チ
ップ用マスク１０１の直径とストッパー用マスク１０２
の幅の差、および、チップ１とストッパー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。

【００３４】図８（ｃ）は、図８（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。チップ１の高
さＨ１１１１は、高さＨ１１１よりも低くなる。同様
に、ストッパーＨ２２２２の高さも、高さＨ２２２より
も小さくなる。しかし、高さＨ１１１１と高さＨ２２２
２の減少量は、同じであるため、チップ１とストッパー
２の高さの差ΔＨは、変化しない。なお、ストッパー用
マスク１０２の幅が、チップ用マスク１０１よりも小さ
い場合は、チップ１とストッパー２の高さの関係が逆に
なるだけである。また、チップ用マスク１０１とストッ
パー用マスク１０２が等しい場合は、チップ１とストッ
パー２の高さが等しくなる。

【００３５】本発明のワーク１０００の作製方法によれ
ば、フォトリソグラフィ工程によってチップ１とストッ
パー２の高さの差ΔＨを良好に制御することができる。
したがって、図１から図３で説明した開口作製方法にお
いて、板６の変位量を良好に制御することができる。

【００３６】以上説明したように、本発明の実施の形態
１によれば、チップ１とストッパー２の高さを良好に制
御することができ、かつ、ストッパー２を設けることに
よって板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をチップ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、チップ１とストッパー２
の高さが良好に制御されるため、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
対して均一な開口径の開口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径の
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。

【００３７】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
径のそろった開口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、数百ミリ秒以下と非常に短くなる。

【００３８】（実施の形態２）図６および図９に本発明
の実施の形態２に係る光学的開口を持つ錐状突起の作製
方法を示す。図６に示すワーク２００１は、基板４上に
形成された透明層５、透明層５の上に形成されたチップ
１およびストッパー２、チップ１およびストッパー２の
上に形成された遮光膜３からなる。チップ１およびスト
ッパー２の形状、構成および配置等は実施の形態１と同
一なので説明を省略する。

【００３９】実施の形態１との違いは、押し込み用具７
が板６に対して凸状の球面形状を有することである。押
し込み用具７は、先端曲率半径数百μｍ〜数ｍｍのステ
ンレス鋼で形成されているが、板６より高い剛性および
硬度であれば押し込み用具７として機能できる。

【００４０】図６（ａ）は、押し込み用具７が板６に加
圧していない場合、図６（ｂ）は押し込み用具７が板６
に力Ｆで加圧した場合を示している。押し込み用具７が
板６を加圧した場合、力Ｆにより板６はチップ１の方向
に屈曲、弾性変形し、遮光膜３を塑性変形させ、チップ
１の先端に開口を作製する。この図のように、押し込み
用具７が球面形状であると板６がチップ１の方向に屈曲
するため、チップ１とストッパー２の高さの差△Ｈが大
きくても、チップ１に開口を作製することできる。さら
に、顕微鏡による目視や画像認識等でストッパー２の配
置を把握することでチップ１の先端の位置を求めてか
ら、押し込み用具７の加圧位置を設定することで、チッ
プ１に対する板６の屈曲変形量を一定に制御でき、高い
寸法精度で開口を作製することが可能となる。また、連
続して開口を作製する場合、チップ１とストッパー２の
高さの差△Ｈのバラツキが大きくても、屈曲変形量が大
きいため、確実に開口を作製できる。さらに、押し込み
用具７の先端をより先鋭にすれば、小さい力Ｆでも板６
をより大きく屈曲変形させられるため、確実に開口を作
製しやすくなる。

【００４１】また図９のワーク２００２は、円柱状の押
し込みローラー２７が板６を加圧する構成を示してい
る。この場合、押し込みローラー２７は力Ｆを板６に加
えつつ、Ｄの方向に移動することが可能である。そのた
め、上記のように、確実かつ高い寸法精度での開口作製
ができるのに加えて、複数配置したワーク２００２上を
押し込みローラー２７が加圧・移動すると、高速かつ大
量に開口を作製することができる。

【００４２】（実施の形態３）図１０に本発明の実施の
形態３に係る光学的な開口を持つ錐状突起の作製方法を
示す。ワーク３０００は、基板４上に形成された透明層
５、透明層５の上に形成されたチップ１およびストッパ
ー２、チップ１およびストッパー２の上に形成された遮
光膜３からなる。チップ１およびストッパー２の形状お
よび配置などは実施の形態１と同一であるので説明を省
略する。

【００４３】実施の形態１および２との違いは、押し込
み用具７が板６に対して柔軟な材料でできていることで
ある。押し込み用具７は厚さ数ｍｍのシリコンゴムであ
るが、板６に対して柔軟な材料であれば押し込み用具７
として機能できる。

【００４４】図１０（ａ）は、押し込み用具７が板６に
加圧していない場合、図１０（ｂ）は押し込み用具７が
板６に力Ｆで加圧した場合を示している。押し込み用具
７が板６を力Ｆで加圧すると、遮光膜３は塑性変形し、
チップ１の先端に開口が作製される。押し込み用具７に
対して平坦でない表面を有する板６を加圧した場合、押
し込み用具７は板６の表面形状にあわせて弾性変形し、
均一な圧力分布で板６を加圧することが可能となる。も
し押し込み用具７が板６に対して高い剛性ならば、板６
に圧力分布が生じ、板６がチップ１の高さ方向と平行に
加圧できず、開口寸法および形状のばらつきが発生す
る。そのため、図１０に示すような柔軟な押し込み用具
７で加圧する構成にすると、一定した寸法および形状の
開口が安定して作製できる。

【００４５】（実施の形態４）図１１に本発明の実施の
形態４に係る光学的開口を持つ錐状突起の作製方法を示
す。図１１に示すワーク４０００は、基板４上に形成さ
れた透明層５、透明層５の上に形成されたチップ１およ
びストッパー２、チップ１およびストッパー２の上に形
成された遮光膜３からなる。チップ１およびストッパー
２の形状、構成および配置等は実施の形態１と同一なの
で説明を省略する。

【００４６】実施の形態１との違いは、板６に逆錘状の
凹形状が設けられ、押し込み用具７が板６の凹形状にか
み合うような先端を有する構成となっている点である。
押し込み用具７は、先端が直径数百μｍ〜数ｍｍの円柱
状のステンレス鋼であり、板６は一辺数ｍｍの逆四角錐
形状の凹みを有した石英ガラスであるが、板６の凹形状
に押し込み用具７の先端の一部がはまりこむ構成であれ
ば、この形状および構成に限定されない。

【００４７】図１１に示すように、押し込み用具７が板
６を力Ｆで加圧すると、板６はチップ１の方向へ屈曲、
弾性変形し、遮光膜３を塑性変形させ、チップ１の先端
に開口を作製する。押し込み用具７の加圧点は、板６の
凹形状の位置で規定されるため、板６の屈曲変形量を精
度よく制御できる。そのため、開口の寸法や形状を精度
よく安定して作製することが可能となる。また、板６に
凹形状を設けることで、凹形状の位置（すなわち押し込
み用具７の加圧点）が部分的に弱い構造となり、弾性変
形しやすくなる。そのため、チップ１の高さがストッパ
ー２より低くても、確実に開口を作製できる。

【００４８】

【発明の効果】チップ１とストッパー２の高さ、およ
び、力Ｆを制御する事によって、分解能の高いアクチュ
エータを用いなくても、簡単に開口８を形成する事がで
きる。また、チップ１とストッパー２の高さが良好に制
御されるため、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
開口径の開口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径の異なる開口８
を形成する事が可能である。また、単純に力Ｆを加える
だけで開口が形成されるため、開口作製にかかる時間は
数１０秒以下と非常に短い。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。

【００４９】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
径のそろった開口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、数百ミリ秒以下と非常に短くなる。

【００５０】また、本発明の実施の形態２によれば、押
し込み用具７の先端形状が板６に対して凸状の球面であ
ることから、板６の屈曲変形量を大きくさせやすく、チ
ップ１とストッパー２の高さの差が大きくても、チップ
１に開口を作製することできる。さらに、押し込み用具
７の加圧位置を設定することで、チップ１に対する板６
の変形量を一定に制御でき、高い寸法精度で開口を作製
することが可能となる。また、連続して開口を作製する
場合、チップ１とストッパー２の高さの差△Ｈのバラツ
キが大きくても、屈曲変形量を大きくできるため、確実
に開口を作製できる。さらに、押し込み用具７の先端を
より先鋭にすれば、小さな力Ｆでも板６を大きく変形さ
せられるため、確実に開口を作製しやすくなる。また、
円柱状の押し込みローラー２７が板６を加圧する構成の
場合、押し込みローラー２７は力Ｆを板６に加えつつ、
Ｄの方向に移動できるため、確実かつ高い寸法精度での
開口作製ができるのに加えて、高速かつ大量に開口を作
製することができる。

【００５１】また、本発明の実施の形態３によれば、板
６に対して柔軟な押し込み用具７を用いることで、板６
の表面が平坦でなくても、均一な力を加えることができ
るため、開口サイズおよび形状を一定かつ安定して作製
することができる。

【００５２】また、本発明の実施の形態４によれば、逆
錘状の凹形状が設けられた板６と、板６の凹形状にかみ
合うような先端を有する押し込み用具７を用いること
で、簡単に加圧位置を規定でき、寸法精度が高く、かつ
一定した形状の開口を安定して作製することができる。
さらに、板６に凹形状を設けることで、板６の凹形状位
置が弾性変形しやすくなるため、チップ１の高さがスト
ッパー２より低くても、確実に開口を作製できる。

【図面の簡単な説明】

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

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

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

【図７】ワーク１０００の作製方法におけるチップ１と
ストッパー２の高さの関係を説明する図である。

【図８】ワーク１０００の作製方法におけるチップ１と
ストッパー２の高さの関係を説明する図である。

【図９】本発明の実施の形態２に係る開口の作製方法に
ついて説明した図である。

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

【図１１】本発明の実施の形態４に係る開口の作製方法
について説明した図である。

【符号の説明】

１チップ２ストッパー３遮光膜４基板５透明層６板７押し込み用具８開口２７押し込みローラー１０１チップ用マスク１０２ストッパー用マスク１０３透明材料１０４基板材料１０００ワーク２００１ワーク２００２ワーク３０００ワーク４０００ワークＦ力Ｈ１チップの高さＨ２ストッパーの高さ

───────────────────────────────────────────────────── 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

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも略先端を除いて十分な厚さを
持つ遮光膜で覆われた微小突起先端に光学的な開口を作
製する方法において、錐状突起と、前記錐状突起の近傍に配置され、前記錐状突起と略同じ
高さを有するストッパーと、前記錐状突起上に形成された遮光膜からなる被開口形成
体に対して、押し込み用具が、少なくとも前記錐状突起及び前記スト
ッパーの少なくとも一部を覆うような略平面を有する押
し込み体を、前記錐状突起に向かって変位させることに
より、前記錐状突起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の作製方法。
【請求項２】前記押し込み用具が、前記押し込み体に
向かって凸状の略球形状を有することを特徴とする請求
項１に記載の光学的な開口の作製方法。
【請求項３】前記押し込み用具が略円柱形状を有する
ことを特徴とする請求項１に記載の光学的な開口の作製
方法。
【請求項４】前記押し込み用具が略平面形状を有する
ことを特徴とする請求項１に記載の光学的な開口の作製
方法。
【請求項５】前記押し込み用具が先鋭な先端を有する
ことを特徴とする請求項１に記載の光学的な開口の作製
方法。
【請求項６】前記押し込み用具が、少なくとも前記押
し込み体より弾性変形しやすい材料から構成されている
ことを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の光
学的な開口の作製方法。
【請求項７】前記押し込み用具と前記押し込み体とが
所定の位置でかみあうよう、少なくとも前記押し込み体
もしくは前記押し込み用具のいずれかに凹凸形状を有す
ることを特徴とする請求項１から５いずれかに記載の光
学的な開口の作製方法。