JP2002174586A

JP2002174586A - 光学的な開口の作製方法

Info

Publication number: JP2002174586A
Application number: JP2000373311A
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: 2000-12-07
Filing date: 2000-12-07
Publication date: 2002-06-21

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１と、その近傍に配置され、か
つ錐状突起１と略同じ高さを有するストッパー２と、少
なくとも錐状突起１上に形成された遮光膜からなる被開
口形成体に、撮影装置９で錐状突起１の位置を検出し、
押し込み体６と錐状突起１とが所定の相対位置となるよ
う、被開口形成体をステージ１０で位置決めする。その
後、錐状突起１とストッパー２の少なくとも一部を覆う
ような略平面を有する板を押し込み体６で錐状突起１に
向かって加圧し、遮光膜３を塑性変形させ、錐状突起１
の略先端に光学的な開口を形成することを特徴とする。

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
起の略先端に光学的な開口を作製する方法において、基
板上に錐状突起および前記錐状突起と略同じ高さのスト
ッパーを作製する工程と、前記錐状突起を遮光膜で覆う
工程と、前記錐状突起が所定位置に位置決めされるよう
前記基板を設置する工程と、押し込み体で少なくとも前
記所定位置を加圧して、前記錐状突起の略先端に光学的
な開口を形成する工程とを含むものである。

【００１１】また、本発明の光学的な開口の作製方法
は、前記基板を設置する工程が、前記錐状突起の位置検
出工程と、前記基板もしくは前記押し込み体の移動工程
からなるものである。

【００１２】また、本発明の光学的な開口の作製方法
は、前記錐状突起の位置検出工程が、前記基板近傍の観
察によるものである。

【００１３】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。また、押し込み体が加圧する位置を設定する
ことで、遮光膜の変形量を精度よく制御できるため、開
口サイズを高精度に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、前記錐状突起の位置検出工程が、少なくとも二方向
からの観察であるものである。

【００１５】したがって、押し込み体で加圧する際に、
一方向からの観察では錐状突起が押し込み体で隠れて観
察できなくなるという問題を、少なくとも二方向からの
観察で回避でき、高精度に錐状突起の位置検出が行え、
開口サイズをより高精度に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、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、基板上に
複数の錐状突起および前記錐状突起と略同じ高さの複数
のストッパーを作製する工程と、前記錐状突起を遮光膜
で覆う工程と、押し込み体で基板の一部分ずつ加圧し
て、複数の前記錐状突起の略先端に光学的な開口を形成
する工程とを含むものである。

【００１７】したがって、基板の一部分のみを加圧する
ため、基板上での加圧力分布範囲が小さくでき、個々の
錐状突起先端の遮光膜に対して一定した加圧力がかか
り、複数の錐状突起先端に同サイズの開口を作製するこ
とが可能となる。

【００１８】また、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の略
先端に光学的な開口を作製する方法において、基板上に
複数の錐状突起および前記錐状突起と略同じ高さの複数
のストッパーを作製する工程と、前記錐状突起を遮光膜
で覆う工程と、前記錐状突起より変形しやすい押し込み
体で基板を加圧して、複数の前記錐状突起の略先端に光
学的な開口を一括して形成する工程とを含むものであ
る。

【００１９】したがって、加圧力分布が大きくても、前
記錐状突起より変形しやすい押し込み体が基板に追従し
て変形し、加圧力分布を吸収するため、個々の錐状突起
先端に一定の加圧力がかかる。そのため、複数の錐状突
起先端に一括して同サイズの開口を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、か
つ、透明である板６を載せ、板６の上に押し込み用具７
を載せる。このとき、押し込み用具７を載せる位置は、
撮影装置９からの画像によりチップ１の位置を認識し、
チップ１の真上に押し込み用具７が載るようにステージ
１０で基板４を位置決めする。そして、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、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の移動量
は小さくなる。板６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。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に吸収されるため、
板６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。さらに、押し込み用具
７に対して基板４を位置決めするため、押し込み用具７
が板６を加圧する領域はチップ１の真上となる。このた
め、板６の移動量を高精度に制御でき、そして遮光膜３
の塑性変形量も高精度に管理できる。

【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ｎ
ｍ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
力制御で板６の移動量を良好に制御することができ、か
つ、板６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】図６および図９は、撮影装置９の観察方向
と開口作製装置構成について示す。図２に示した撮影装
置９の観察方向では、基板４の上下動も左右方向のずれ
と認識する。これを回避するには、チップ１の真上から
の観察が有効だが、押し込み用具７でチップ１が死角と
なってしまうので、結果的に基板４の上下位置を厳密に
管理する必要がある。

【００３７】そこで、図６のように、押し込み用具７を
回転移動させることで、撮影装置９がチップ１の真上か
ら観察できる方法がある。この場合、基板４上に透明層
５、その上にチップ１およびストッパー２を設け、少な
くともチップ１の上に遮光膜３を設けてある。この時、
撮影装置９の画像からチップ１の位置を求め、開口作製
時に押し込み用具７の所定位置にチップ１がくるよう、
ステージ１０で基板４を位置決めする。なお、板６をチ
ップ１と押し込み体７との間に設けた構成でも、同様に
機能することが可能である。これにより、基板４の上下
動を管理しなくても、高い精度で開口を作製することが
できる。

【００３８】また、図９のように、撮影装置９１および
９２を用意して、別々の方向からチップ１の位置を検出
することも可能である。図６と同様に、基板４上に透明
層５、その上にチップ１およびストッパー２を設け、少
なくともチップ１の上に遮光膜３を設ける。撮影装置９
１および９２でチップ１の位置を求め、チップ１とスト
ッパー２の上に板６を載せる。チップ１の真上に押し込
み用具７の先端がくるよう、押し込み用具７をステージ
１０で位置決めし、押し込み用具７で加圧して開口を作
製する。このように二方向からの観察を行うことで、チ
ップ１の位置を三次元で認識でき、加圧位置に対して押
し込み体７を正確に位置決めできる。なお、チップ１が
小さい場合、チップ１自体で位置を認識するのではな
く、ストッパー２、もしくは基板上に設けた位置決めマ
ーク、基板のオリフラ、基板を保持するホルダーに設け
た位置決めマーク等の位置からチップ１の位置を算出す
る方法も可能である。また、基準となる位置からチップ
１の位置を記憶させておき、基準位置を撮影装置９から
求め、チップ１の位置へ押し込み用具７を移動、開口作
製、次のチップ１の位置へ押し込み用具７を移動、開口
作製、というように一つの基準位置検出で連続して複数
の開口を作製することも可能である。また、上記の実施
例において、板６の有無に関係なく、開口作製は可能で
ある。これにより、基板４の上下位置を厳密に管理せず
とも、開口サイズを精度よく作製することが可能とな
る。

【００３９】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。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を所定の力で加圧
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、押し込み用具７の加圧位置をチップ１に対し
て位置決めするため、開口サイズを精度よく作製するこ
とが可能である。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。

【００４０】また、ワーク１０００が複数個作製された
試料に対して、位置決めされた押し込み用具７による力
Ｆを一括で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。

【００４１】（実施の形態２）図１０および図１１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１０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の上にローラー状の押し込み用具７が回
転支持されている。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はステンレス製
であり、チップ１側の面が平面でなくとも、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の加圧力は数十グラムである
が、遮光膜３や板６の剛性、開口の設計寸法により、所
定の重さに設定する。

【００４２】押し込み体７は回転しながら基板４の上を
移動するため、基板４の一部分を順々に加圧することに
なる。この加圧により遮光膜３が塑性変形して、チップ
１の先端に開口が作製される。押し込み体７の加圧位置
の移動にしたがい、複数のチップ１先端に開口が次々に
形成される。これにより、押し込み体７は基板４の限定
された領域のみを加圧するため、基板４全体を一括して
加圧するより加圧力の分布が小さくなり、開口サイズを
安定して作製することができる。また、小さい面積を加
圧するため、押し込み体７の加圧力を小さくできる。

【００４３】また、図１１に示すように、基板４全体を
一括して加圧する場合、押し込み体７を変形しやすい構
造にして加圧力の分布を小さくする方法がある。ワーク
２００２は、基板４に設けられたチップ１およびストッ
パー２、遮光膜３、透明層５であり、前記ワーク２００
１と同様である。チップ１およびストッパー２の上に変
形しやすい構造の押し込み用具７で加圧する。加圧する
と、押し込み体７は基板４に沿って変形し、開口を作製
する部分の押し込み体７表面は、対向する基板４表面と
平行になるよう移動する。このとき、押し込み体７の移
動により遮光膜３が塑性変形してチップ１先端に開口が
作製される。したがって、押し込み用具７で複数のチッ
プ１を一括して加圧する際、加圧力の分布を押し込み体
７が変形することで吸収するため、複数のチップ１の先
端に同一サイズの開口を精度よく作製することができ
る。また、一括して複数の開口を作製できるため、短時
間で大量製造でき、作製コストを低くできる。

【００４４】したがって、ワーク２００１での開口作製
では、基板４の一部分のみを押し込み用具７で加圧する
ため、加圧力の分布および加圧力を小さくでき、開口を
精度よく作製する事が可能となる。さらに、加圧位置は
移動することができるため、高速かつ大量に開口を作製
することができる。またワーク２００２での開口作製で
は、変形しやすい押し込み体７を用いて開口を作製する
ことで、加圧力に分布があっても、精度の高い開口を作
製することができ、歩留まりも向上する。また、一括し
て複数の開口を作製できることから、高速かつ大量に開
口を作製でき、製造コストを低くできる。

【００４５】

【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１０
００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で加圧す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。また、撮影装置９でチップ１の位
置を簡易に求めることができ、さらに押し込み体７とチ
ップ１との相対位置をステージ１０で管理することがで
きるため、開口サイズを一定かつ精度良く作製すること
が可能となる。また、複数の撮影装置を用いることで、
チップ１と押し込み体７との相対位置関係を正確に求め
ることができるため、開口サイズをより精度よく作製す
ることができる。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。

【００４６】また、本発明の実施の形態２によれば、基
板４の一部分のみを押し込み用具７で加圧するため、加
圧力の分布および加圧力を小さくでき、開口を精度よく
作製する事が可能となる。さらに、加圧位置は移動する
ことができるため、高速かつ大量に開口を作製すること
ができる。また、変形しやすい押し込み体７を用いて開
口を作製することで、加圧力に分布があっても、精度の
高い開口を作製することができ、歩留まりも向上する。
また、一括して複数の開口を作製できることから、高速
かつ大量に開口を作製でき、製造コストを低くできる。

【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１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１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２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２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９撮影装置１０ステージ９１撮影装置９２撮影装置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Ｆターム(参考） 2F069 AA01 GG04 GG07 GG58 HH30

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、基板上に錐状突起および前記錐状突起と略同じ高さのス
トッパーを作製する工程と、前記錐状突起を遮光膜で覆う工程と、前記錐状突起が所定位置に位置決めされるよう前記基板
を設置する工程と、押し込み体で少なくとも前記所定位置を加圧して、前記
錐状突起の略先端に光学的な開口を形成する工程とを含
むことを特徴とする光学的な開口の作製方法。
【請求項２】前記基板を設置する工程が、前記錐状突
起の位置検出工程と、前記基板もしくは前記押し込み体
の移動工程からな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】前記錐状突起の位置検出工程が、前記基
板近傍の観察によるものであることを特徴とする請求項
２に記載の光学的な開口の作製方法。
【請求項４】前記錐状突起の位置検出工程が、少なく
とも二方向からの観察であることを特徴とする請求項３
に記載の光学的な開口の作製方法。
【請求項５】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、基板上に複数の錐状突起および前記錐状突起と略同じ高
さの複数のストッパーを作製する工程と、前記錐状突起を遮光膜で覆う工程と、押し込み体で基板の一部分ずつ加圧して、複数の前記錐
状突起の略先端に光学的な開口を形成する工程とを含む
ことを特徴とする光学的な開口の作製方法。
【請求項６】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、基板上に複数の錐状突起および前記錐状突起と略同じ高
さの複数のストッパーを作製する工程と、前記錐状突起を遮光膜で覆う工程と、前記錐状突起より変形しやすい押し込み体で基板を加圧
して、複数の前記錐状突起の略先端に光学的な開口を一
括して形成する工程とを含むことを特徴とする光学的な
開口の作製方法。