JP2002168763A

JP2002168763A - 光学的な開口の作製方法

Info

Publication number: JP2002168763A
Application number: JP2000370186A
Authority: JP
Inventors: Yoko Shinohara; 陽子篠原; Kenji Kato; 健二加藤; Takashi Arawa; 隆新輪; Nobuyuki Kasama; 宣行笠間; Yasuyuki Mitsuoka; 靖幸光岡; Susumu Ichihara; 進市原; Hidetaka Maeda; 英孝前田; Manabu Omi; 学大海
Original assignee: Seiko Instruments Inc
Current assignee: Seiko Instruments Inc
Priority date: 2000-12-05
Filing date: 2000-12-05
Publication date: 2002-06-14

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、移動機構によって、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、前記錐状突起
に向かって加圧かつ移動させることによって、前記錐状
突起の略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
クチュエータを用いて、押し込み量を制御する際に、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、十分な厚さを有する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
成された遮光膜と、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押し込み体と、前記錐状突起の方
向に前記押し込み体を動かす移動機構とを備えたもので
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
込み体で加圧する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、前記押し込み体が、複数の前記錐状突起と前記スト
ッパーの少なくとも一部を覆うものである。

【００１３】また、本発明の光学的な開口の作製方法
は、前記移動機構が複数の前記押し込み体を動かすもの
である。

【００１４】したがって、本発明の光学的な開口の作製
方法によれば、一度の動作で複数の開口を作製するた
め、大量かつ高速に開口を作製でき、開口作製にかかる
コストを低くすることができる。

【００１５】また、本発明の光学的な開口の作製方法
は、前記押し込み体表面を洗浄するクリーニング機構を
有するものである。

【００１６】また、本発明の光学的な開口の作製方法
は、前記クリーニング機構が、前記押し込み体より変形
しやすい材料を前記押し込み体に押しつけて支持する装
置であるものである。

【００１７】また、本発明の光学的な開口の作製方法
は、前記クリーニング機構が気体もしくは流体を吐出も
しくは吸引する装置であるものである。

【００１８】また、本発明の光学的な開口の作製方法
は、前記クリーニング機構が前記押し込み体表面に保護
体を形成し、光学的な開口を作成後、前記保護膜を前記
押し込み体表面から除去する装置であるものである。

【００１９】一つの押し込み体で開口を繰り返し作製す
る場合、押し込み体表面に付着した遮光膜が開口の作製
を阻害するという問題がある。したがって、本発明の光
学的な開口の作製方法によれば、クリーニング機構が押
し込み体表面を洗浄するため、連続かつ安定して開口を
作製することが可能となる。

【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の上に形成された錐状の
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
押し込み用具７を載せる。このとき、押し込み用具７は
チップ１の中心軸方向に力Ｆを加えるため、押し込み用
具７がチップ１に向かって移動する。チップ１と押し込
み用具７との接触面積に比べて、ストッパー２と押し込
み用具７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、結果として押し込み用具７の移動量は小さくな
る。押し込み用具７の移動量が小さいため、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。押し込み用具７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が受ける力は押し込み用具
７に吸収されるため、押し込み用具７の移動量がより小
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、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形するため、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。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および押し込み用具７の加圧
力制御で押し込み用具７の移動量を良好に制御すること
ができ、かつ、押し込み用具７の移動量を非常に小さく
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、押し込み用具７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
よって押し込み用具７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。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１
０００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、押し込み用具７を所定の重
量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、単純に押し込み用具７をチップ１および
ストッパー２に向かって加圧するだけで開口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、一括で押し込み用具７の重量による力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の上部には、押し込み用具７が上下方向しか移
動できないよう支持され、押し込み用具７に設けられた
溝にかみ合うように回転体８１が配置されている。な
お、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。ま
た、押し込み用具７はチップ１側の面が平面構造のステ
ンレス製であるが、チップ１側の面は球面や微細な凹凸
な面でも、遮光膜３より変形しにくい材料であれば構成
可能である。押し込み用具７は数十グラムであるが、遮
光膜３の剛性、開口の設計寸法により、所定の重さに設
定する。

【００３９】回転体８１の回転動作により、押し込み用
具７は徐々に上へ移動し、回転体８１が一定の角度にな
ると、押し込み用具７の溝と回転体８１とのかみ合いが
はずれ、押し込み用具７は落下する。この落下の衝撃で
遮光膜３が塑性変形して、チップ１の先端に開口が作製
される。そして、回転体８１が回転を続けると、再び押
し込み用具７の溝とかみ合い、押し込み用具７を持ち上
げ、落下させることを繰り返す。このように単純な回転
動作から、押し込み用具７は落下動作を繰り返す。この
落下動作に同期して、基板４を図中左右に移動させる機
構を用いると、簡単な構成で連続して開口を作製するこ
とが可能である。また、押し込み用具７の重量や落下高
さ等によって、押し込み量が決定されるため、開口サイ
ズの設定が容易に行え、かつ一定サイズの開口を安定し
て作製することができる。また、落下の衝撃は瞬間的に
かかるため、チップ１がストッパー２より低い場合、押
し込み用具７の重量を重くしなくとも開口の作製が可能
である。

【００４０】また図６（ｂ）のように基板４が平面では
なく、ゆがんだ形状であっても、押し込み用具７がチッ
プ１とストッパー２の一部を覆うサイズであるので、自
動的に基板４に対して垂直に加圧でき、簡単にチップ１
に一定サイズの開口を作製することできる。さらに、押
し込み用具７の押しこみ領域が小さいため、小さい質量
でも遮光膜３を塑性変形させやすく、確実に開口を作製
することができる。

【００４１】また図９のワーク２００２は、押し込み用
具７の穴にクランク８２を通し、クランク８２をモータ
ー８３が回転させる構成である。この場合、押し込み用
具７はクランク８２の回転により、基板４に対して上下
動を繰り返す。押し込み用具７が最も下になる場合、押
し込み用具７は基板４に対して加圧するため、遮光膜３
を塑性変形させ、開口を作製する。なお、この場合、押
し込み用具７が２つのチップ１上の遮光膜３を同時に塑
性変形させるため、大量の開口を作製することが可能と
なる。さらに、押し込み用具７の上下動に同期して、基
板４を図中左右に移動させる機構を用いると、高速に大
量の開口を作製することができる。なお、押し込み用具
７を上下動させる機構は、従来用いられているカムやラ
ック・ピニオン、油圧、空気圧、ネジ等を用いた機構に
置き換えても機能可能である。このため、上記のよう
に、簡単な構成で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。

【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３００１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。遮光膜３の上部には、回転型の押し込
み用具７が配置されている。押し込み用具７は基板４に
対して加圧しつつ、回転移動するよう配置されている。
なお、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。ま
た、押し込み用具７は直径数ｍｍの鋳鉄製の歯車に似た
形状であるが、円柱、円筒もしくは球形状でも、遮光膜
３より変形しにくい材料で構成可能である。

【００４３】押し込み用具７は基板４に対して加圧する
ため、押し込み用具７の表面がチップ１およびストッパ
ー２上の遮光膜３を塑性変形させ、チップ１の先端に開
口を作製する。さらに、押し込み用具７は基板４上を回
転移動するため、連続して開口を作製できる。

【００４４】しかし、遮光膜３を塑性変形して開口を作
製する際に、遮光膜３やストッパー２、チップ１の一部
が付着物３１となって押し込み用具７の表面に付着する
ことがある。このまま押し込み用具７が回転移動を続け
ると、押し込み用具７の表面で再度開口を作製する際
に、押し込み用具７の表面の付着物３１がチップ１に付
着し、開口作製に失敗することがある。そこで、吐出ノ
ズル９１から圧縮した気体もしくは流体を噴出させて付
着物３１を吹き飛ばす、吸気ノズル９２から空気ととも
に付着物３１を吸入して、付着物３１を押し込み用具７
の表面から除去する。これにより、開口作製時には、押
し込み用具７表面が常に清浄な面となり、一つの押し込
み用具７で連続かつ高速に開口を作製する事が可能とな
る。

【００４５】なお、押し込み用具表面を洗浄する方法は
上記に限らない。付着物が誘電体の場合、帯電させた電
極を押し込み用具に近づけ、静電気により付着物を電極
に引き寄せることで、押し込み用具表面から付着物を除
去できる。

【００４６】また、図１１に示すように、押し込み用具
７より変形しやすい材料のワイパー９３を押しあて、押
し込み用具７の回転により自動的にワイパー９３が付着
物３１をふき取る方法が上げられる。このようにする
と、開口を作製する際の押し込み用具７の表面が変形す
ることなく付着物を除去できることから、連続かつ安定
して開口を作製する事が可能となる。

【００４７】また、図１２に示すワーク３００２のよう
に、押し込み用具７の表面に樹脂製の保護膜９４を形成
し、開口作製後、付着物３１とともに保護膜９４を除去
する方法があげられる。このようにすると、開口を作製
するために押し当てられる保護膜９４は常に付着物のな
い状態であることから、連続かつ安定して開口を作製す
ることができる。

【００４８】また、図１３に示すワーク３００３のよう
に、押し込み用具７にフィルム９５を巻き付け、押し込
み用具７の表面の動きとずれないようにフィルム９５を
搬送ローター８４で搬送する。このため、開口を作製す
るために押し当てる面には、常に新しいフィルム９５が
送られるため、連続かつ安定して開口を作製することが
できる。さらに、押し込み用具７、フィルム９５、遮光
膜３、チップ１およびストッパー２の材料を、変形しや
すい方から変形しにくい順に、遮光膜３、フィルム９
５、押し込み用具７、チップ１およびストッパー２と設
定する。これにより、チップ１およびストッパー２が最
も変形しにくいため、一定寸法の開口を安定して作製し
やすく、かつ押し込み用具７の表面が変形しにくいた
め、連続して開口を作製しやすくできる。

【００４９】

【発明の効果】チップ１とストッパー２の高さ、およ
び、押し込み用具７の加圧力を設定する事によって、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、押し込み用具７
の重量により押し込む力Ｆを容易に一定にできるので、
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、押し込み用具７を
置く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。

【００５０】また、ワーク１０００が複数個作製された
試料に対して、押し込み用具７で加圧することによっ
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。

【００５１】また、本発明の実施の形態２によれば、押
し込み用具７の重量や落下高さ、押し込み力によって遮
光膜３の変形量が決定されるため、開口サイズの設定が
容易に行え、かつ一定サイズの開口を安定して作製する
ことができる。さらに、押し込み用具７が繰り返して上
下動するため、簡単な構成で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、作製コストを低くできる。また、押
し込み用具７を落下させる場合、落下の衝撃は瞬間的に
加わるため、チップ１がストッパー２より低い場合、押
し込み用具７の重量を重くしなくとも開口の作製が可能
である。また、押し込み用具７がチップ１とストッパー
２の一部を覆うサイズの場合、基板４がゆがんだ形状で
あっても、自動的に基板４に対して垂直に加圧でき、簡
単にチップ１に一定サイズの開口を作製することでき
る。さらに、押し込み用具７の押しこみ領域が小さいた
め、小さい質量でも遮光膜３を塑性変形させやすく、確
実に開口を作製することができる。

【００５２】また、本発明の実施の形態３によれば、ク
リーナーが押し込み用具７表面の付着物を除去するの
で、一つの押し込み用具７で連続かつ安定して開口を作
製することができ、作製コストを低くできる。さらに、
押し込み用具７の表面を保護する膜をつけて、膜ごと付
着物を除去する場合、その材料を変形しやすい方から変
形しにくい順に、遮光膜３、保護膜、押し込み用具７、
チップ１およびストッパー２と設定すると、チップ１お
よびストッパー２が最も変形しにくいため、一定寸法の
開口を安定して作製しやすく、かつ押し込み用具７の表
面が変形しにくいため、連続して開口を作製しやすくで
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３における付着物３１の
除去方法を説明した図である。

【図１２】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１３】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。

【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７押し込み用具８開口３１付着物８１回転体８２クランク８３モーター８４搬送ローター９１吐出ノズル９２吸気ノズル９３ワイパー９４保護膜９５フィルム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３００１ワーク３００２ワーク３００３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 (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

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】十分な厚さを有する遮光膜で覆われた微
小突起の略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と、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
う押し込み体と、前記錐状突起の方向に前記押し込み体を動かす移動機構
とを備えたことを特徴とする光学的な開口の作製方法。
【請求項２】前記押し込み体が、複数の前記錐状突起
と前記ストッパーの少なくとも一部を覆うことを特徴と
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】前記移動機構が複数の前記押し込み体を
動かすことを特徴とする請求項１もしくは２に記載の光
学的な開口の作製方法。
【請求項４】前記押し込み体表面を洗浄するクリーニ
ング機構を有することを特徴とする請求項１から３のい
ずれかに記載の光学的な開口の作製方法。
【請求項５】前記クリーニング機構が、前記押し込み
体より変形しやすい材料を前記押し込み体に押しつけて
支持する装置であることを特徴とする請求項４に記載の
光学的な開口の作製方法。
【請求項６】前記クリーニング機構が気体もしくは流
体を吐出もしくは吸引する装置であることを特徴とする
請求項４に記載の光学的な開口の作製方法。
【請求項７】前記クリーニング機構が前記押し込み体
表面に保護体を形成し、光学的な開口を作成後、前記保
護膜を前記押し込み体表面から除去する装置であること
を特徴とする請求項４に記載の光学的な開口の作製方
法。