JP2002323428A - 微小光学素子の作製方法、及び該作製方法による微小光学素子、該素子を用いた光学装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】集束イオンビームによる加工（ＦＩＢ加工）に
おいて、帯電の急激な変化によるイオンビームのドリフ
トの発生を抑制することができ、高精度の微細加工をす
ることが可能となる微小光学素子の作製方法、及び該作
製方法による微小光学素子、該素子を用いた光学装置を
提供する。 【解決手段】光波長未満の開口部を形成する微小光学素
子の作製方法において、導電性遮光膜と絶縁性光透過基
体を少なくとも有する被加工物を準備する工程と、前記
被加工物に集束イオンビームを照射し、前記導電性遮光
膜の膜厚方向の途中までエッチングして所望の位置に前
記光波長未満の開口部を形成する工程と、を備えた構成
とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光波長未満の開口
部を有する微小光学素子の作製方法、及び該作製方法に
よる微小光学素子、該素子を用いた光学装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、近接場光学顕微鏡に代表されるよ
うに、光波長未満の開口部を有する微小光学素子及びそ
れを用いた光学装置が注目を集めている。微小光学素子
の形態としては、光透過基体上に遮光膜からなる遮光部
と光を透過する開口部を形成した形態をとる場合が多
い。またここで光透過基体としては絶縁性を有するガラ
ス基体、遮光膜としては導電性を有する金属膜を使用す
る場合が多い。さらに微小光学素子の開口部のサイズと
しては、数１０〜数１００ｎｍ以下であることが要求さ
れている。

【０００３】このような微小な開口部を作製する従来の
方法としては、光露光、電子線露光によるパターニング
が挙げられる。ここで光露光によるパターニングでは、
分解能は１００ｎｍ以上であるので、１００ｎｍ以下の
開口部のパターニングは不可能であった。また電子線露
光によるパターニングでは、分解能は１００ｎｍ以下で
あるので、１００ｎｍ以下の開口部のパターニングは可
能であるが、露光時間が長いために光露光によるパター
ニングに比べてスループットが良くなかった。

【０００４】さらに光露光、電子線露光によるパターニ
ングのどちらにおいても、レジスト塗布→露光→レジス
トパターン形成→エッチング→レジスト除去といった多
数の工程が必要であり、そのために工程に要する手間が
かかったり、ゴミの付着による欠陥の発生が起こりやす
くなるという課題があった。

【０００５】一方、微小な開口部を作製する他の方法と
しては、集束イオンビーム加工（以下、ＦＩＢ加工と記
す。）によるパターニングが挙げられる。ここでＦＩＢ
加工によるパターニングでは、分解能は数１０ｎｍ以下
であるので、１００ｎｍ以下の開口部のパターニングは
可能である。さらにＦＩＢ加工によるパターニングで
は、直描であるので、レジスト塗布、露光、エッチン
グ、レジスト除去といった複雑な工程は一切不要である
ので、工程に要する手間が増えたり、ゴミの付着による
欠陥の発生が起こりやすくなるなどの光露光、電子線露
光によるパターニングにおいて記述した課題を解決する
ことが可能になる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、ＦＩＢ加工
においては、荷電粒子を利用しているので、特に絶縁物
の被加工物の加工を行なう場合には、加工部の帯電によ
りイオンビームがドリフトしてしまうために高精度の微
細加工は困難であった。この不都合を解消するために絶
縁物の被加工物のＦＩＢ加工を行なう際は、帯電中和電
子銃を併用することにより、帯電によるイオンビームの
ドリフトを抑制することにより、加工精度を向上させる
ことが行なわれる。

【０００７】しかしながら、被加工物が絶縁性基体上の
導電性膜の場合には、帯電中和電子銃を併用してＦＩＢ
加工を行なっても、導電性膜のエッチングが終了してイ
オンビームが絶縁性基体に達したときの帯電の急激な変
化に対応できずに、イオンビームのドリフトが発生して
しまうために、高精度の微細加工は困難であった。すな
わち光学素子に一般的に使用される絶縁性光透過基体
（例えばガラス基体）上の導電性遮光膜（例えば金属
膜）という構成の被加工物に対しては、ＦＩＢ加工によ
り微小な開口部を精度良く形成することは困難であっ
た。

【０００８】さらに、こうしたイオンビームのドリフト
は、開口部が孤立して存在している被加工物の作製より
も、開口部が隣接している被加工物の作製、例えば、光
波長未満のスリット間隔を有する多重スリットのような
微小光学素子の作製において深刻な影響を及ぼしやす
く、場合によっては開口部間に残すべき導電性遮光膜ま
で完全にエッチングしてしまうために素子作製を全く行
なえないこともあった。

【０００９】そこで、本発明は、上記課題を解決し、集
束イオンビームによる加工（ＦＩＢ加工）において、帯
電の急激な変化によるイオンビームのドリフトの発生を
抑制することができ、微小開口部を高精度に加工するこ
とが可能となる微小光学素子の作製方法、及び該作製方
法による微小光学素子、該素子を用いた光学装置を提供
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、上記課題を解
決するために、つぎの（１）〜（７）のように構成した
微小光学素子の作製方法、及び該作製方法による微小光
学素子、該素子を用いた光学装置を提供するものであ
る。 （１）光波長未満の開口部を形成する微小光学素子の作
製方法において、導電性遮光膜と絶縁性光透過基体を少
なくとも有する被加工物を準備する工程と、前記被加工
物に集束イオンビームを照射し、前記導電性遮光膜の膜
厚方向の途中までエッチングして所望の位置に前記光波
長未満の開口部を形成する工程と、を有することを特徴
とする微小光学素子の作製方法。 （２）前記開口部を形成する工程において、前記導電性
遮光膜の残り膜厚が前記開口部における光透過が可能な
膜厚までエッチングすることを特徴とする上記（１）に
記載の微小光学素子の作製方法。 （３）前記開口部を形成する工程において、前記導電性
遮光膜の残り膜厚が１００ｎｍ以下となるように設定さ
れていることを特徴とする上記（２）に記載の微小光学
素子の作製方法。 （４）前記開口部を形成する工程の後に、前記導電性遮
光膜の全面をエッチングする工程を有することを特徴と
する上記（１）に記載の微小光学素子の作製方法。 （５）前記開口部を形成する工程において、前記導電性
遮光膜の残り膜厚が５００ｎｍ以下となるように設定さ
れていることを特徴とする上記（４）に記載の微小光学
素子の作製方法。 （６）上記（１）〜（５）のいずれかに記載の微小光学
素子の作製方法によって形成された開口部を有すること
を特徴とする微小光学素子。 （７）上記（６）の微小光学素子を用いて構成されてい
ることを特徴とする光学装置。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態においては、
上記構成を適用することにより、直描であるＦＩＢ加工
を用いて微小光学素子を作製する方法において、従来の
課題であった、帯電の急激な変化によるイオンビームの
ドリフトの発生を抑制して、高精度の微細加工を実現す
ることにより、光波長未満の開口部を有する微小光学素
子を作製する方法を実現することができる。したがっ
て、これにより、従来において、光露光、電子線露光に
よるパターニングで必要であったレジスト塗布、露光、
レジスト除去といった複雑な工程が不必要となる。この
ように、高精度の微細加工をすることが可能となるの
は、本発明者らが種々の検討を重ねた結果による、つぎ
のような知見に基づくものである。すなわち、導電性遮
光膜の膜厚方向の途中でＦＩＢ加工によるエッチングを
終了させることにより、イオンビームが導電性遮光膜に
とどまっている状態でＦＩＢ加工を終了させることがで
き、帯電の急激な変化を起こすことが防止され、これに
よりイオンビームのドリフトの発生を抑制することが可
能となる、という知見に基づくものである。

【００１２】以下、図１を用いて、本発明の実施の形態
における光波長未満の開口部を有する微小光学の作製方
法について説明する。図１のａ）、ｂ）、ｃ）順に追っ
て説明する。以下の工程ａ）、ｂ） 、ｃ）は、図１の
ａ）、ｂ）、ｃ）に対応する。

【００１３】ａ）被加工物準備 まず図１ａ）に示すように、被加工物１として絶縁性光
透過基体２及び導電性遮光膜３からなる構成の被加工物
１を準備する。本発明において、導電性遮光膜の材質と
しては、Ａｌ、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｔｉなどの金
属、あるいはそれらの合金などが挙げられるが、一定の
遮光性があるものであれば、特に限定されるものではな
い。また、本発明において、導電性遮光膜の成膜方法と
しては、抵抗加熱蒸着、ＥＢ蒸着、スパッタ、ＣＶＤ、
メッキなどが挙げられるが、任意の成膜方法で構わず、
特に限定されるものではない。

【００１４】本発明において、絶縁性光透過基体の材質
としては、ガラス、石英、アルミナ、酸化マグネシウ
ム、フッ化カルシウムなどが挙げられるが、一定の機械
的強度や光透過性のあるものであれば、特に限定される
ものではない。また、本発明において、絶縁性光透過基
体の形状としては、平滑な基板状のものに限らず、曲面
を有するもの、表面にある程度の凹凸や段差を有するも
の、ファイバー状のものなどが挙げられるが、導電性遮
光膜の形成や、ＦＩＢ加工による開口部の形成に不都合
がなければ、特に限定されるものではない。

【００１５】ｂ）ＦＩＢ照射 次に図１ｂ）に示すように、被加工物１の所望の位置に
イオンビーム６を照射して導電性遮光膜３の途中までエ
ッチングして開口部５を形成する。本発明において、開
口部の形状としては、ドット状のもの、ドーナツ状のも
の、楕円形のもの、正方形のもの、矩形のもの、スリッ
ト状のものなどが挙げられるが、任意の形状のもので構
わず、特に限定されるものではない。また、本発明にお
いて、開口部の配列としては、単独のもの、複数以上の
もの、周期的なもの、周期的なものの中に一部非周期的
なものを含むもの、ランダムなものが挙げられるが、任
意の配列のもので構わず、特に限定されるものではな
い。

【００１６】本発明において、開口部のサイズとして
は、光波長未満のもの、より具体的には、数１０〜数１
００ｎｍ以下であるものが挙げられるが、微小光学素子
に使用する光波長に依存するので、必ずしもこの数値に
限定されるものではない。また、本発明において、集束
イオンビームのイオン種としては、液体金属イオン源で
ある、Ｇａ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｃｓ、Ｎｂ、Ｃｕなどや、電
界電離ガスイオン源であるＯ、Ｎ、Ｈ、Ｈｅ、Ａｒなど
が挙げられるが、導電性遮光膜をエッチングしての開口
部形成に不都合がなければ、集束イオンビームのイオン
種は特に制限されるものではない。ただし実際には扱い
やすさなどの理由から、集束イオンビームのイオン種と
してＧａを使用することが多い。

【００１７】本発明において、導電性遮光膜をＦＩＢ加
工によりエッチングしたときの残り膜厚であるが、工程
ｂ）までで微小光学素子作製を終了させる場合と、工程
ｃ）までで微小光学素子作製を終了させる場合とで様相
は異なってくる。まず、前者の場合には、開口部におい
て光透過が可能になる残り膜厚まで、導電性遮光膜をＦ
ＩＢ加工によりエッチングするのが望ましい。また導電
性遮光膜の材質である金属あるいは合金などの光透過率
は厚さ１０〜３０ｎｍで〜１／１０になることが知られ
ているので、導電性遮光膜の残り膜厚が１００ｎｍ以下
であることが望ましいが、さらにより好ましくは３０ｎ
ｍ以下であることが望ましい。次に、後者の場合には、
さらに全面をエッチングする工程を含むので、前者より
も大きな残り膜厚でも特に構わない。また全面をエッチ
ングする工程は導電性遮光膜の残り膜厚を小さくすると
同時にサイドエッチにより開口部のサイズを大きくする
効果があるので、微小光学素子の開口部のサイズを考慮
すると、導電性遮光膜の残り膜厚は５００ｎｍ以下であ
ることが望ましい。

【００１８】ｃ）全面エッチング 次に図１ｃ）に示すように、被加工物１の導電性遮光膜
３の全面をエッチングすることに開口部５を形成する。
本発明において、エッチング方法としては、イオン照
射、ウェットエッチング、ドライエッチングなどが挙げ
られるが、導電性遮光膜をエッチングしての開口部形成
に不都合がなければ、特に制限されるものではない。な
お、ここでイオン照射としてＦＩＢをスキャンして被加
工物１の導電性遮光膜３の全面をエッチングする方法も
挙げられるが、この方法によれば単一の装置を用いて
ｂ）ＦＩＢ照射及びｃ）全面エッチングを行なうことが
可能である。

【００１９】

【実施例】以下に、本発明の実施例について説明する。 ［実施例１］ ａ）被加工物準備 図１ａ）に示すように、被加工物１として絶縁性光透過
基体２である＃７０５９ガラス基板上に、導電性遮光膜
３として〜１００ｎｍのＡｌ膜をスパッタ法で形成した
ものを準備した。 ｂ）ＦＩＢ照射 集束イオンビーム加工装置を用い被加工物にイオンビー
ム６の照射を行なって導電性遮光膜３の途中までエッチ
ングして、図１ｂ）に示すように被加工物に開口部５を
形成した。

【００２０】ここで、集束イオンビーム加工装置のイオ
ン種はＧａ、加速電圧は３０ｋＶである。まず、集束イ
オンビーム加工装置付属の２次電子観察機能を用いて、
開口部を形成する位置を定めた。次に、イオンビーム径
〜１００ｎｍ、イオン電流〜１ｎＡのイオンビームを用
いて、６０本の長さ〜２０μｍのラインを間隔〜３５０
ｎｍで配列するように被加工物にイオンビームをライン
状に照射した。また、イオンビーム照射時間はＡｌ膜の
残り膜厚が〜１０ｎｍになるように設定した。

【００２１】（評価）まず、ＦＥ−ＳＥＭ（電界放出走
査型電子顕微鏡）にて実施例１の被加工物を観察したと
ころ、間隔〜３５０ｎｍで並行配列した６０個の幅〜１
００ｎｍ、長さ〜２０μｍのスリット状の領域でＡｌ膜
が途中まで除去されており、所望の形状の開口部が形成
されていることが確認された。次に、被加工物の背面か
ら光（波長〜５３２ｎｍ）の照射を行ない、開口部を透
過した光を近接場光学プローブを用いて測定したとこ
ろ、ＦＥ−ＳＥＭ観察と同様な形状を示す像が観察可能
であった。以上より、本実施例において、良好な微小光
学素子（多重スリット）が作製されていることが確認さ
れた。

【００２２】（比較例１） ａ）被加工物準備 実施例１のａ）と同様な被加工物１を準備した。 ｂ）ＦＩＢ照射 イオンビーム照射時間をＡｌ膜が充分に除去できるよう
な時間に設定したこと以外は、実施例１のｂ）と同様な
方法を用いて、被加工物１にイオンビーム照射を行なっ
た。

【００２３】（比較例２） ａ）被加工物準備 実施例１のａ）と同様な被加工物１を準備した。 ｂ）ＦＩＢ照射 イオンビーム照射中に帯電中和電子銃（加速電圧〜３０
０Ｖ、イオン電流〜３０ｎＡ）を併用したこと以外は、
比較例１のｂ）と同様な方法を用いて、被加工物１にイ
オンビームの照射を行なった。 評価 まずＦＥ−ＳＥＭ（電界放出走査型電子顕微鏡）にて比
較例１、２の被加工物を観察したところ、両者共に〜２
０×２０μｍの領域全体のＡｌ膜がエッチングされてお
り、実施例１で観察された所望の形状の開口部が形成さ
れていないことが確認された。

【００２４】次に比較例１、２の被加工物の背面から光
（波長〜５３２ｎｍ）の照射を行ない、開口部を透過し
た光を近接場光学プローブを用いて測定したところ、両
者共に実施例１で観察された所望の形状の開口部が形成
されていないことが確認された。

【００２５】以上より、本比較例１、２において、良好
な微小光学素子（多重スリット）が作製されていないこ
とが確認された。

【００２６】［実施例２］ ａ）被加工物準備 図１ａ）に示すように、被加工物１として絶縁性光透過
基体２である＃７０５９ガラス基板上に、導電性遮光膜
３として〜１００ｎｍのＡｇ膜をスパッタ法で形成した
ものを準備した。 ｂ）ＦＩＢ照射 集束イオンビーム加工装置を用い被加工物にイオンビー
ム６の照射を行なって導電性遮光膜３の途中までエッチ
ングして、図１ｂ）に示すように被加工物に開口部５を
形成した。

【００２７】ここで、集束イオンビーム加工装置のイオ
ン種はＧａ、加速電圧は３０ｋＶである。まず、集束イ
オンビーム加工装置付属の２次電子観察機能を用いて、
開口部を形成する位置を定めた。次に、イオンビーム径
〜４０ｎｍ、イオン電流〜２０ｐＡのイオンビームを用
いて、図２ａ）に示すように、１００本の長さ〜１０μ
ｍのラインを間隔〜１００ｎｍで配列するように被加工
物にイオンビームをライン状に照射した。また、イオン
ビーム照射時間はＡｇ膜の残り膜厚が〜１０ｎｍになる
ように設定した。

【００２８】（評価）まず、ＦＥ−ＳＥＭ（電界放出走
査型電子顕微鏡）にて実施例２の被加工物を観察したと
ころ、間隔〜１００ｎｍで並行配列した１００個の幅〜
４０ｎｍ、長さ〜１０μｍのスリット状の領域でＡｇ膜
が除去されており、所望の形状の開口部が形成されてい
ることが確認された。次に、被加工物の背面から光（波
長〜５３２ｎｍ）の照射を行ない、開口部を透過した光
を近接場光学プローブを用いて測定したところ、ＦＥ−
ＳＥＭ観察と同様な形状を示す像が観察可能であった。
以上より、本実施例において、良好な微小光学素子（多
重スリット）が作製されていることが確認された。

【００２９】（比較例３） ａ）被加工物準備 実施例２のａ）と同様な被加工物１を準備した。 ｂ）ＦＩＢ照射 イオンビーム照射時間をＡｇ膜が充分に除去できるよう
な時間に設定したこと以外は、実施例２のｂ）と同様な
方法を用いて、被加工物１にイオンビーム照射を行なっ
た。

【００３０】（比較例４） ａ）被加工物準備 実施例２のａ）と同様な被加工物１を準備した。 ｂ）ＦＩＢ照射 イオンビーム照射中に帯電中和電子銃（加速電圧〜３０
０Ｖ、イオン電流〜３０ｎＡ）を併用したこと以外は、
比較例３のｂ）と同様な方法を用いて、被加工物１にイ
オンビームの照射を行なった。

【００３１】（評価）まず、ＦＥ−ＳＥＭ（電界放出走
査型電子顕微鏡）にて比較例３、４の被加工物を観察し
たところ、両者共に〜１０×１０μｍの領域全体のＡｇ
膜がエッチングされており、実施例２で観察された所望
の形状の開口部が形成されていないことが確認された。
次に、比較例３、４の被加工物の背面から光（波長〜５
３２ｎｍ）の照射を行ない、開口部を透過した光を近接
場光学プローブを用いて測定したところ、両者共に実施
例２で観察された所望の形状の開口部が形成されていな
いことが確認された。以上より、本比較例３、４におい
て、良好な微小光学素子（多重スリット）が作製されて
いないことが確認された。

【００３２】［実施例３］ ａ）被加工物準備 導電性遮光膜３の膜厚が〜１５０ｎｍであること以外
は、実施例１のａ）と同様な被加工物１を準備した。 ｂ）ＦＩＢ照射 イオンビーム照射時間をＡｌ膜の残り膜厚が〜５０ｎｍ
になるような時間に設定したこと以外は、実施例１の
ｂ）と同様な方法を用いて、被加工物１にイオンビーム
照射を行なった。 ｃ）全面エッチング 次に、図１ｃ）に示すように、被加工物１の導電性遮光
膜３の全面をＡｒイオンエッチングすることにより開口
部５を形成した。

【００３３】ここで、Ａｒイオンエッチングは加速電圧
３ｋＶ、イオン電流１ｍＡにて行なった。また、Ａｒイ
オンエッチング時間は開口部５でＡｌ膜を充分に除去で
きるような時間に設定した。

【００３４】（評価）まず、ＦＥ−ＳＥＭ（電界放出走
査型電子顕微鏡）にて実施例３の被加工物を観察したと
ころ、間隔〜３５０ｎｍで並行配列した６０個の幅〜１
５０ｎｍ、長さ〜２０μｍのスリット状の領域でＡｌ膜
が充分に除去されており、所望の形状の開口部が形成さ
れていることが確認された。次に、被加工物の背面から
光（波長〜５３２ｎｍ）の照射を行ない、開口部を透過
した光を近接場光学プローブを用いて測定したところ、
ＦＥ−ＳＥＭ観察と同様な形状を示す像が観察可能であ
った。また、このとき開口部／非開口部での透過光量の
差に起因する像のコントラストは実施例１に比べてやや
大きかった。

【００３５】これは、実施例３では開口部においてＡｌ
膜が充分に除去されているので、開口部においてＡｌ膜
の一部が残存している実施例１よりも、開口部での単位
面積当たりの透過光量が大きくなることによると推定さ
れた。以上より、本実施例において、良好な微小光学素
子（多重スリット）が作製されていることが確認され
た。

【００３６】（比較例５） ａ）被加工物準備 実施例３のａ）と同様な被加工物１を準備した。 ｂ）ＦＩＢ照射 イオンビーム照射時間をＡｌ膜が充分に除去できるよう
な時間に設定したこと以外は、実施例３のｂ）と同様な
方法を用いて、被加工物１にイオンビーム照射を行なっ
た。

【００３７】（比較例６） ａ）被加工物準備 実施例３のａ）と同様な被加工物１を準備した。 ｂ）ＦＩＢ照射 イオンビーム照射中に帯電中和電子銃（加速電圧〜３０
０Ｖ、イオン電流〜３０ｎＡ）を併用したこと以外は、
比較例５のｂ）と同様な方法を用いて、被加工物１にイ
オンビームの照射を行なった。

【００３８】（評価）まず、ＦＥ−ＳＥＭ（電界放出走
査型電子顕微鏡）にて比較例５、６の被加工物を観察し
たところ、両者共に〜２０×２０μｍの領域全体のＡｌ
膜がエッチングされており、実施例３で観察された所望
の形状の開口部が形成されていないことが確認された。
次に、比較例５、６の被加工物の背面から光（波長〜５
３２ｎｍ）の照射を行ない、開口部を透過した光を近接
場光学プローブを用いて測定したところ、両者共に実施
例３で観察された所望の形状の開口部が形成されていな
いことが確認された。以上より、本比較例５、６におい
て、良好な微小光学素子（多重スリット）が作製されて
いないことが確認された。

【００３９】［実施例４］ ａ）被加工物準備 図２ａ）に示すように、被加工物１として絶縁性光透過
基体２である光ガラスファイバー上に、導電性遮光膜３
として〜１００ｎｍのＡｌ膜をスパッタ法で形成したも
のを準備した。 ｂ）ＦＩＢ照射 集束イオンビーム加工装置を用い被加工物にイオンビー
ム６の照射を行なって導電性遮光膜３の途中までエッチ
ングして、図２ｂ）に示すように被加工物の先端に開口
部５を形成した。

【００４０】ここで、集束イオンビーム加工装置のイオ
ン種はＧａ、加速電圧は３０ｋＶである。まず、集束イ
オンビーム加工装置付属の２次電子観察機能を用いて、
開口部を形成する位置を定めた。次に、イオンビーム径
〜４０ｎｍ、イオン電流〜２０ｐＡのイオンビームを用
いて、被加工物の先端にイオンビームをドット状に照射
した。また、イオンビーム照射時間はＡｌ膜の残り膜厚
が〜１０ｎｍになるように設定した。

【００４１】（評価）まず、ＦＥ−ＳＥＭ（電界放出走
査型電子顕微鏡）にて実施例４の被加工物を観察したと
ころ、被加工物の先端において〜４０ｎｍφのほぼ円形
の領域でＡｌ膜が途中まで除去されており、所望の形状
の開口部が形成されていることが確認された。次に、こ
の被加工物を近接場光学プローブとして使用して、近接
場光学顕微鏡像を撮影したところ分解能が高く歪みのな
い良好な像が得られた。以上より、本実施例において、
良好な微小光学素子（近接場光学プローブ）が作製され
ていることが確認された。

【００４２】（比較例７） ａ）被加工物準備 実施例４のａ）と同様な被加工物１を準備した。 ｂ）ＦＩＢ照射 イオンビーム照射時間をＡｌ膜が充分に除去できるよう
な時間に設定したこと以外は、実施例４のｂ）と同様な
方法を用いて、被加工物１にイオンビーム照射を行なっ
た。

【００４３】（比較例８） ａ）被加工物準備 実施例４のａ）と同様な被加工物１を準備した。 ｂ）ＦＩＢ照射 イオンビーム照射中に帯電中和電子銃（加速電圧〜３０
０Ｖ、イオン電流〜３０ｎＡ）を併用したこと以外は、
比較例７のｂ）と同様な方法を用いて、被加工物１にイ
オンビームの照射を行なった。

【００４４】（評価）まずＦＥ−ＳＥＭ（電界放出走査
型電子顕微鏡）にて比較例７、８の被加工物を観察した
ところ、両者共に被加工物の先端において〜４０ｎｍφ
のほぼ円形の領域以外の個所でもＡｌ膜がエッチングさ
れており、実施例４で観察された所望の形状の開口部が
形成されていないことが確認された。次にこの被加工物
を近接場光学プローブとして使用して、近接場光学顕微
鏡像を撮影したところ分解能が高くかつ歪みのない良好
な像が得られなかった。以上より、本比較例７、８にお
いて、良好な微小光学素子（近接場光学プローブ）が作
製されていないことが確認された。

【００４５】［実施例５］ ａ）被加工物準備 導電性遮光膜５の膜厚が〜１５０ｎｍであること以外
は、実施例４のａ）と同様な被加工物１を準備した。 ｂ）ＦＩＢ照射 イオンビーム照射時間をＡｌ膜の残り膜厚が〜５０ｎｍ
になるような時間に設定したこと以外は、実施例４の
ｂ）と同様な方法を用いて、被加工物１にイオンビーム
照射を行なった。 ｃ）全面エッチング 次に図２ｃ）に示すように、被加工物１の導電性遮光膜
３の全面をＡｒイオンエッチングすることにより開口部
５を形成した。

【００４６】ここで、Ａｒイオンエッチングは加速電圧
３ｋＶ、イオン電流１ｍＡにて行なった。また、Ａｒイ
オンエッチング時間は開口部５でＡｌ膜をほぼ充分に除
去できるような時間に設定した。 評価 まず、ＦＥ−ＳＥＭ（電界放出走査型電子顕微鏡）にて
実施例４の被加工物を観察したところ、被加工物の先端
において〜９０ｎｍφのほぼ円形の領域でＡｌ膜がほぼ
充分に除去されており、所望の形状の開口部が形成され
ていることが確認された。次に、この被加工物を近接場
光学プローブとして使用して、近接場光学顕微鏡像を撮
影したところ分解能が高く歪みのない良好な像が得られ
た。

【００４７】またこのとき近接場光学顕微鏡像は実施例
４に比べてより大きな信号量を有するものであった。

【００４８】これは、実施例５は実施例４よりも開口部
が大きいこと及び、実施例５では開口部においてＡｌ膜
が充分に除去されているので、開口部においてＡｌ膜の
一部が残存している実施例４よりも、開口部での単位面
積当たりの透過光量が大きくなっていることによると推
定された。以上より、本実施例において、良好な微小光
学素子（近接場光学プローブ）が作製されていることが
確認された。

【００４９】（比較例９） ａ）被加工物準備 実施例５のａ）と同様な被加工物１を準備した。 ｂ）ＦＩＢ照射 イオンビーム照射時間をＡｌ膜が充分に除去できるよう
な時間に設定したこと以外は、実施例５のｂ）と同様な
方法を用いて、被加工物１にイオンビーム照射を行なっ
た。

【００５０】（比較例１０） ａ）被加工物準備 実施例５のａ）と同様な被加工物１を準備した。 ｂ）ＦＩＢ照射 イオンビーム照射中に帯電中和電子銃（加速電圧〜３０
０Ｖ、イオン電流〜３０ｎＡ）を併用したこと以外は、
比較例９のｂ）と同様な方法を用いて、被加工物１にイ
オンビームの照射を行なった。

【００５１】（評価）まず、ＦＥ−ＳＥＭ（電界放出走
査型電子顕微鏡）にて比較例９、１０の被加工物を観察
したところ、両者共に被加工物の先端において〜９０ｎ
ｍφのほぼ円形の領域以外の個所でもＡｌ膜がエッチン
グされており、実施例５で観察された所望の形状の開口
部が形成されていないことが確認された。次にこの被加
工物を近接場光学プローブとして使用して、近接場光学
顕微鏡像を撮影したところ分解能が高くかつ歪みのない
良好な像が得られなかった。以上より、本比較例９、１
０において、良好な微小光学素子（近接場光学プロー
ブ）が作製されていないことが確認された。

【００５２】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明によれ
ば、集束イオンビームによる加工（ＦＩＢ加工）におい
て、帯電の急激な変化によるイオンビームのドリフトの
発生を抑制することができ、高精度の微細加工をするこ
とが可能となる微小光学素子の作製方法、及び該作製方
法による微小光学素子、該素子を用いた光学装置を実現
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態における光波長未満の開口
部を有する微小光学素子の作製方法の一例を示す断面模
式図。

【図２】本発明の実施例における光波長未満の開口部を
有する微小光学素子の作製方法の一例を示す断面模式
図。

【符号の説明】

１：被加工物 ２：絶縁性光透過基体 ３：導電性遮光膜 ５：開口部 ６：集束イオンビーム

───────────────────────────────────────────────────── 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） // Ｂ２３Ｋ 15/00 ５０８ Ｇ１２Ｂ 1/00 ６０１Ｃ Ｆターム(参考） 2H042 AA05 AA18 AA21 2H052 AA00 AC01 4E066 BA13 CB16 5D119 AA11 AA22 EB02 JA34 NA05

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】光波長未満の開口部を形成する微小光学素
   子の作製方法において、 導電性遮光膜と絶縁性光透過基体を少なくとも有する被
   加工物を準備する工程と、 前記被加工物に集束イオンビームを照射し、前記導電性
   遮光膜の膜厚方向の途中までエッチングして所望の位置
   に前記光波長未満の開口部を形成する工程と、 を有することを特徴とする微小光学素子の作製方法。
2. 【請求項２】前記開口部を形成する工程において、前記
   導電性遮光膜の残り膜厚が前記開口部における光透過が
   可能な膜厚までエッチングすることを特徴とする請求項
   １に記載の微小光学素子の作製方法。
3. 【請求項３】前記開口部を形成する工程において、前記
   導電性遮光膜の残り膜厚が１００ｎｍ以下となるように
   設定されていることを特徴とする請求項２に記載の微小
   光学素子の作製方法。
4. 【請求項４】前記開口部を形成する工程の後に、前記導
   電性遮光膜の全面をエッチングする工程を有することを
   特徴とする請求項１に記載の微小光学素子の作製方法。
5. 【請求項５】前記開口部を形成する工程において、前記
   導電性遮光膜の残り膜厚が５００ｎｍ以下となるように
   設定されていることを特徴とする請求項４に記載の微小
   光学素子の作製方法。
6. 【請求項６】請求項１〜５のいずれか１項に記載の微小
   光学素子の作製方法によって形成された開口部を有する
   ことを特徴とする微小光学素子。
7. 【請求項７】請求項６の微小光学素子を用いて構成され
   ていることを特徴とする光学装置。