JP2003004622A - 近視野光発生素子、近視野光記録装置、および近視野光顕微鏡 - Google Patents
近視野光発生素子、近視野光記録装置、および近視野光顕微鏡Info
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- G01Q80/00—Applications, other than SPM, of scanning-probe techniques
Abstract
(57)【要約】
【課題】 微小開口型の近視野光発生素子、近視野光記
録装置、および近視野光顕微鏡において、近視野光強度
と解像度の両方を向上させること。 【解決手段】 入射光偏光を制御あるいは保存して微小
開口２０６に入射させ、さらに、微小開口２０６の輪郭
のうち一ヶ所が、入射光の偏光方向と略直交しているこ
とを特徴とする構造および配置にする。
録装置、および近視野光顕微鏡において、近視野光強度
と解像度の両方を向上させること。 【解決手段】 入射光偏光を制御あるいは保存して微小
開口２０６に入射させ、さらに、微小開口２０６の輪郭
のうち一ヶ所が、入射光の偏光方向と略直交しているこ
とを特徴とする構造および配置にする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、近視野光を発生
させる素子、及びこれを利用した高密度情報記録装置の
ためのヘッド、高解像顕微鏡のためのプローブに関す
る。
させる素子、及びこれを利用した高密度情報記録装置の
ためのヘッド、高解像顕微鏡のためのプローブに関す
る。
【０００２】
【従来の技術】近視野光発生素子は、高密度な情報記録
を行う光記録装置における光ヘッドや、高解像度での観
察を行う近視野光顕微鏡における光プローブなどに用い
られている。
を行う光記録装置における光ヘッドや、高解像度での観
察を行う近視野光顕微鏡における光プローブなどに用い
られている。
【０００３】高密度な光記録装置の開発は、近年の画像
や動画などの情報量の爆発的増加に伴い積極的に進めら
れている。ＣＤ（コンパクトディスク）に代表される光
ディスクは光の回折限界によって記録密度に限界がある
ことが知られている。この限界を超えるために、より波
長の短い光を利用する方法や、近視野光を利用する方法
が提案されている。近視野光を利用する光記録装置は、
波長以下のサイズの光学的微小開口に光を入射し、開口
からわずかに広がった近視野光と記録媒体表面とを相互
作用させ、透過あるいは反射した散乱光を検出すること
で微小なデータマークを読み出す方法である。記録再生
できる最小マークサイズは入射光の波長ではなく、開口
サイズによって限定されるため、微小な開口を作製する
ことで記録密度の向上が可能となる。
や動画などの情報量の爆発的増加に伴い積極的に進めら
れている。ＣＤ（コンパクトディスク）に代表される光
ディスクは光の回折限界によって記録密度に限界がある
ことが知られている。この限界を超えるために、より波
長の短い光を利用する方法や、近視野光を利用する方法
が提案されている。近視野光を利用する光記録装置は、
波長以下のサイズの光学的微小開口に光を入射し、開口
からわずかに広がった近視野光と記録媒体表面とを相互
作用させ、透過あるいは反射した散乱光を検出すること
で微小なデータマークを読み出す方法である。記録再生
できる最小マークサイズは入射光の波長ではなく、開口
サイズによって限定されるため、微小な開口を作製する
ことで記録密度の向上が可能となる。
【０００４】近視野光を用いた光記録装置においては、
開口が記録媒体表面に近接する必要がある。また、高い
データ転送速度を実現するためには開口が高速に記録媒
体表面上を走査する必要がある。これらの条件を満たす
ために、代表的には従来の磁気記録で用いられるフライ
ングヘッド方式が提案されている（Ｉｓｓｉｋｉ，Ｆ．
ｅｔ ａｌ，Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔ
ｔｅｒｓ，７６（７），８０４（２０００））。ヘッド
の構造は平面基板に半導体プロセスによって浮上スライ
ダと微小開口を形成したものである。例えばＳｉ 基板
上にＳｉＯ2層を積層し、リソグラフィによってティッ
プ用レジストパターンを形成し、ＳｉＯ2層をエッチン
グすることによって、ＳｉＯ2から成る錐状ティップを
作製する。これにＡｌを２００ｎｍ程度真空蒸着した後
にＦＩＢ（Ｆｏｃｕｓｅｄ ＩｏｎＢｅａｍ）法によっ
てティップ先端を切断することによって、先端に光学的
開口を持つティップを作製する。開口の輪郭形状は上述
のティップ用レジストパターンの形状によって決まる
が、最終的に微小な開口を形成するためには円、三角形
が望ましく、四角形は先端がブレード状になる可能性が
あるためあまり望まれない。開口形状が円のものが、そ
の後のヘッドとしての扱いにおいて方向を制御する必要
がないことなどから普通は円状開口が作製される。
開口が記録媒体表面に近接する必要がある。また、高い
データ転送速度を実現するためには開口が高速に記録媒
体表面上を走査する必要がある。これらの条件を満たす
ために、代表的には従来の磁気記録で用いられるフライ
ングヘッド方式が提案されている（Ｉｓｓｉｋｉ，Ｆ．
ｅｔ ａｌ，Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔ
ｔｅｒｓ，７６（７），８０４（２０００））。ヘッド
の構造は平面基板に半導体プロセスによって浮上スライ
ダと微小開口を形成したものである。例えばＳｉ 基板
上にＳｉＯ2層を積層し、リソグラフィによってティッ
プ用レジストパターンを形成し、ＳｉＯ2層をエッチン
グすることによって、ＳｉＯ2から成る錐状ティップを
作製する。これにＡｌを２００ｎｍ程度真空蒸着した後
にＦＩＢ（Ｆｏｃｕｓｅｄ ＩｏｎＢｅａｍ）法によっ
てティップ先端を切断することによって、先端に光学的
開口を持つティップを作製する。開口の輪郭形状は上述
のティップ用レジストパターンの形状によって決まる
が、最終的に微小な開口を形成するためには円、三角形
が望ましく、四角形は先端がブレード状になる可能性が
あるためあまり望まれない。開口形状が円のものが、そ
の後のヘッドとしての扱いにおいて方向を制御する必要
がないことなどから普通は円状開口が作製される。
【０００５】近視野光顕微鏡で用いられる光プローブ
は、光ファイバを加熱・延引・切断し、Ａｌ遮光膜を蒸
着した後に先端を切断して光学的開口を形成することで
作製する。
は、光ファイバを加熱・延引・切断し、Ａｌ遮光膜を蒸
着した後に先端を切断して光学的開口を形成することで
作製する。
【０００６】これらの光ヘッドあるいはプローブに向け
てレーザ光源からの入射光を入射し、近視野光を発生さ
せる。入射光はレーザから光ファイバで導光したり、空
中伝播によって微小開口に照射する。レーザからの光は
直線偏光であるが、ファイバで導光する途中で偏光が乱
され、また空中伝播方式においても開口形状、走査方向
と偏光方向を制御して動作させることはない。
てレーザ光源からの入射光を入射し、近視野光を発生さ
せる。入射光はレーザから光ファイバで導光したり、空
中伝播によって微小開口に照射する。レーザからの光は
直線偏光であるが、ファイバで導光する途中で偏光が乱
され、また空中伝播方式においても開口形状、走査方向
と偏光方向を制御して動作させることはない。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】上述のような近視野光
プローブあるいはヘッドの課題は、入射光強度に対して
開口から発生する近視野光強度（ここではプローブの光
効率と呼ぶ）が小さいという点であった。入射光は開口
に到達するまでにプローブ内壁によって反射されたり、
吸収されて熱エネルギーとなって失われる。開口まで到
達した光も開口が波長以下のサイズであるために、ごく
わずかのエネルギーしか透過することができない。発生
する近視野光強度が小さいと、十分なコントラストが得
られず、顕微鏡の場合には出力画像の精度、データスト
レージ装置の場合にはデータ転送速度が不十分になる。
プローブあるいはヘッドの課題は、入射光強度に対して
開口から発生する近視野光強度（ここではプローブの光
効率と呼ぶ）が小さいという点であった。入射光は開口
に到達するまでにプローブ内壁によって反射されたり、
吸収されて熱エネルギーとなって失われる。開口まで到
達した光も開口が波長以下のサイズであるために、ごく
わずかのエネルギーしか透過することができない。発生
する近視野光強度が小さいと、十分なコントラストが得
られず、顕微鏡の場合には出力画像の精度、データスト
レージ装置の場合にはデータ転送速度が不十分になる。
【０００８】光効率の向上のために、例えば（Ｖｅｅｒ
ｍａｎ，Ｊ．Ａ．ｅｔ ａｌ，ＡｐｐｌｉｅｄＰｈｙｓ
ｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ，７２（２４），３１１５（１
９９８））では、プローブ先端をＦＩＢで切断するとき
にビームをプローブの真横から当てることで先端を平ら
にするなどの工夫がなされてきた。また、（Ｏｈｔｓ
ｕ，Ｍ．，Ｊ．Ｌｉｇｈｔｗａｖｅ Ｔｅｃｈ．，１３
（７），１２００（１９９５））では逆に、開口面内に
微小な突起を形成することによって解像度を向上させる
試みもある。
ｍａｎ，Ｊ．Ａ．ｅｔ ａｌ，ＡｐｐｌｉｅｄＰｈｙｓ
ｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ，７２（２４），３１１５（１
９９８））では、プローブ先端をＦＩＢで切断するとき
にビームをプローブの真横から当てることで先端を平ら
にするなどの工夫がなされてきた。また、（Ｏｈｔｓ
ｕ，Ｍ．，Ｊ．Ｌｉｇｈｔｗａｖｅ Ｔｅｃｈ．，１３
（７），１２００（１９９５））では逆に、開口面内に
微小な突起を形成することによって解像度を向上させる
試みもある。
【０００９】しかし、顕微鏡の解像度、あるいはストレ
ージ装置の記録密度向上のために開口サイズを微細にす
れば、光効率が劣化することが知られており、光効率の
向上方法の模索が続いている。
ージ装置の記録密度向上のために開口サイズを微細にす
れば、光効率が劣化することが知られており、光効率の
向上方法の模索が続いている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上述の課題を解決するた
めに、本発明においては、入射光の波長以下の大きさを
持つ光学的微小開口を有し、微小開口に、入射光を照射
することによって、近視野光を発生させる近視野光発生
素子において、微小開口の輪郭のうち一ヶ所が、入射光
の偏光方向と略直交していることを特徴とする近視野光
発生素子とする。
めに、本発明においては、入射光の波長以下の大きさを
持つ光学的微小開口を有し、微小開口に、入射光を照射
することによって、近視野光を発生させる近視野光発生
素子において、微小開口の輪郭のうち一ヶ所が、入射光
の偏光方向と略直交していることを特徴とする近視野光
発生素子とする。
【００１１】これにより、微小開口の輪郭のうち、入射
光の偏光方向と略直交する部分のみが大きな強度の近視
野光を発生させ、高い解像度と高い光効率が両立でき
る。
光の偏光方向と略直交する部分のみが大きな強度の近視
野光を発生させ、高い解像度と高い光効率が両立でき
る。
【００１２】また、近視野光発生素子において、輪郭が
多角形であり、その一辺が偏光方向と略直交することを
特徴とする。
多角形であり、その一辺が偏光方向と略直交することを
特徴とする。
【００１３】これにより、単純な形状のマスクを作製す
るだけで高性能な近視野光ヘッドが安価に製造できる。
さらに、開口輪郭のうち強い近視野光を発生させる部分
が一ヶ所になり、解像度向上が可能となる。
るだけで高性能な近視野光ヘッドが安価に製造できる。
さらに、開口輪郭のうち強い近視野光を発生させる部分
が一ヶ所になり、解像度向上が可能となる。
【００１４】また、近視野光発生素子において、輪郭が
三角形であり、その一辺が偏光方向と略直交することを
特徴とする。
三角形であり、その一辺が偏光方向と略直交することを
特徴とする。
【００１５】これにより、頂点が容易に形成される三角
錐形状をもとに微小開口を作製することができ、高い歩
留まりで安定した近視野光発生素子を作製することがで
きる。
錐形状をもとに微小開口を作製することができ、高い歩
留まりで安定した近視野光発生素子を作製することがで
きる。
【００１６】また、近視野光発生素子において、微小開
口が、光を透過する錐状ティップ先端に形成され、微小
開口の周辺部は遮光膜で覆われていることを特徴とす
る。
口が、光を透過する錐状ティップ先端に形成され、微小
開口の周辺部は遮光膜で覆われていることを特徴とす
る。
【００１７】これにより、リソグラフィで作製可能な構
造よりもより微細なサイズの微小開口を作製することが
できる。
造よりもより微細なサイズの微小開口を作製することが
できる。
【００１８】また、近視野光発生素子において、輪郭の
一辺が、入射光によってプラズモンを励起する材質から
成ることを特徴とする。
一辺が、入射光によってプラズモンを励起する材質から
成ることを特徴とする。
【００１９】これにより、発生する近視野光が微小開口
の一辺に強く局在するため、高Ｓ／Ｎで、高密度記録に
対応した近視野光発生素子となる。
の一辺に強く局在するため、高Ｓ／Ｎで、高密度記録に
対応した近視野光発生素子となる。
【００２０】また、材質が、金、銀、銅のいずれかを含
むことを特徴とする。
むことを特徴とする。
【００２１】これにより、容易な製造プロセスによって
高性能な近視野光発生素子が製造できる。
高性能な近視野光発生素子が製造できる。
【００２２】また、光ヘッドと、光源と、記録媒体と、
光ヘッドが記録媒体表面を走査する手段と、光源からの
入射光を光ヘッドへ導く光入射手段と、光ヘッドが記録
媒体表面と近視野光を介して相互作用した結果発生した
散乱光を検出する光検出手段と、を含む近視野光記録装
置において、光入射手段が前記入射光の偏光を保持ある
いは制御する手段を含み、光ヘッドが上に述べたいずれ
かに記載の近視野光発生素子であることを特徴とする近
視野光記録装置とする。
光ヘッドが記録媒体表面を走査する手段と、光源からの
入射光を光ヘッドへ導く光入射手段と、光ヘッドが記録
媒体表面と近視野光を介して相互作用した結果発生した
散乱光を検出する光検出手段と、を含む近視野光記録装
置において、光入射手段が前記入射光の偏光を保持ある
いは制御する手段を含み、光ヘッドが上に述べたいずれ
かに記載の近視野光発生素子であることを特徴とする近
視野光記録装置とする。
【００２３】これにより、開口輪郭のうち強い近視野光
を発生させる部分が一ヶ所になり、解像度向上が可能と
なる。また、簡単な方法で安価に高性能な近視野光ヘッ
ドが製造できる。また、データストレージ装置において
高密度記録と高転送速度が両立する。
を発生させる部分が一ヶ所になり、解像度向上が可能と
なる。また、簡単な方法で安価に高性能な近視野光ヘッ
ドが製造できる。また、データストレージ装置において
高密度記録と高転送速度が両立する。
【００２４】また、光プローブと、光源と、光源からの
入射光を光プローブへ導く光入射手段と、光プローブが
試料表面と近視野光を介して相互作用した結果発生した
散乱光を検出する光検出手段と、を含む近視野光顕微鏡
において、光入射手段が入射光の偏光を保持あるいは制
御する手段を含み、光プローブが上述したいずれかに記
載の近視野光発生素子であることを特徴とする近視野光
顕微鏡とする。
入射光を光プローブへ導く光入射手段と、光プローブが
試料表面と近視野光を介して相互作用した結果発生した
散乱光を検出する光検出手段と、を含む近視野光顕微鏡
において、光入射手段が入射光の偏光を保持あるいは制
御する手段を含み、光プローブが上述したいずれかに記
載の近視野光発生素子であることを特徴とする近視野光
顕微鏡とする。
【００２５】これにより、微小開口の輪郭のうち、入射
光の偏光方向と略直交する部分のみが大きな強度の近視
野光を発生させ、高い解像度と高い光効率が両立でき
る。顕微鏡の高解像度と高Ｓ／Ｎ比が実現される。簡単
な方法で安価に高性能な近視野光プローブが製造でき
る。
光の偏光方向と略直交する部分のみが大きな強度の近視
野光を発生させ、高い解像度と高い光効率が両立でき
る。顕微鏡の高解像度と高Ｓ／Ｎ比が実現される。簡単
な方法で安価に高性能な近視野光プローブが製造でき
る。
【００２６】また、近視野光記録装置あるいは近視野光
顕微鏡において、光検出手段が、偏光光学素子を含むこ
とを特徴とする。
顕微鏡において、光検出手段が、偏光光学素子を含むこ
とを特徴とする。
【００２７】これにより、記録媒体あるいは試料と近視
野光との相互作用によって発生した検出光のうち、特定
の偏光成分のみを選択的に検出することにより、記録媒
体あるいは試料の微細な光学的状態の相違を検出し、高
密度記録あるいは高分解能観察が可能となる。
野光との相互作用によって発生した検出光のうち、特定
の偏光成分のみを選択的に検出することにより、記録媒
体あるいは試料の微細な光学的状態の相違を検出し、高
密度記録あるいは高分解能観察が可能となる。
【００２８】また、近視野光顕微鏡において、微小開口
輪郭のうちの、入射光の偏光方向と略直交している一ヶ
所が、光プローブにおいて、輪郭の他の部分よりもより
先端側に位置していることを特徴とする。
輪郭のうちの、入射光の偏光方向と略直交している一ヶ
所が、光プローブにおいて、輪郭の他の部分よりもより
先端側に位置していることを特徴とする。
【００２９】これにより、微小開口輪郭のうち、近視野
光が強く局在した部分を試料表面に近接することがで
き、高分解能な顕微鏡が実現できる。
光が強く局在した部分を試料表面に近接することがで
き、高分解能な顕微鏡が実現できる。
【００３０】また、近視野光顕微鏡において、微小開口
輪郭のうちの、入射光の偏光方向と略直交している一ヶ
所と、それに対向する部分とを結ぶ線が、光プローブに
おいて、光プローブの先端方向と略直交することを特徴
とする。
輪郭のうちの、入射光の偏光方向と略直交している一ヶ
所と、それに対向する部分とを結ぶ線が、光プローブに
おいて、光プローブの先端方向と略直交することを特徴
とする。
【００３１】これにより、微小開口輪郭のうち、強く近
視野光が局在している部分のさらに端の部分のみを試料
に近接させることができ、高分解能な顕微鏡が実現でき
る。
視野光が局在している部分のさらに端の部分のみを試料
に近接させることができ、高分解能な顕微鏡が実現でき
る。
【００３２】
【発明の実施の形態】（実施の形態１）図１は、本実施
の形態１の情報記録再生装置の構成を説明した図であ
る。近視野光を発生する微小開口（図示略）を有する近
視野光ヘッド１０４を、記録媒体１０５の表面に数十ｎ
ｍまで近接した状態で記録媒体１０５を図中矢印１１２
で示した方向に高速に回転させる。近視野光ヘッド１０
４が記録媒体１０５と常に一定の相対配置で浮上するた
めに、フレクシャー１０８をサスペンションアーム１０
７の先端部に形成している。サスペンションアーム１０
７はボイスコイルモータ（図示略）によって記録媒体１
０５の半径方向に移動可能である。
の形態１の情報記録再生装置の構成を説明した図であ
る。近視野光を発生する微小開口（図示略）を有する近
視野光ヘッド１０４を、記録媒体１０５の表面に数十ｎ
ｍまで近接した状態で記録媒体１０５を図中矢印１１２
で示した方向に高速に回転させる。近視野光ヘッド１０
４が記録媒体１０５と常に一定の相対配置で浮上するた
めに、フレクシャー１０８をサスペンションアーム１０
７の先端部に形成している。サスペンションアーム１０
７はボイスコイルモータ（図示略）によって記録媒体１
０５の半径方向に移動可能である。
【００３３】近視野光ヘッド１０４は、記録媒体１０５
に微小開口が対面するように配置されている。レーザー
１０１からの光束を近視野光ヘッド１０４に導く為に、
レンズ１０２とサスペンションアーム１０７に固定され
たコアとクラッドからなる光導波路１０３を用いてい
る。光導波路１０３は、レーザからの光束の持つ偏光方
向を保存するように、コア断面形状を長方形にした偏光
保存型の導波路を用いた。必要に応じて、レーザー１０
１は回路系１１０により強度変調などをかけることもで
きる。また、記録媒体１０５に記録された情報を読みだ
す為の受光ヘッド１０６がサスペンションアーム１０９
に取り付けられ、サスペンションアーム１０９はサスペ
ンションアーム１０７と同じボイスコイルモータ（図示
略）に取付けされている。
に微小開口が対面するように配置されている。レーザー
１０１からの光束を近視野光ヘッド１０４に導く為に、
レンズ１０２とサスペンションアーム１０７に固定され
たコアとクラッドからなる光導波路１０３を用いてい
る。光導波路１０３は、レーザからの光束の持つ偏光方
向を保存するように、コア断面形状を長方形にした偏光
保存型の導波路を用いた。必要に応じて、レーザー１０
１は回路系１１０により強度変調などをかけることもで
きる。また、記録媒体１０５に記録された情報を読みだ
す為の受光ヘッド１０６がサスペンションアーム１０９
に取り付けられ、サスペンションアーム１０９はサスペ
ンションアーム１０７と同じボイスコイルモータ（図示
略）に取付けされている。
【００３４】図２は本実施の形態１に係る情報記録再生
装置の導波路と近視野光ヘッドについて説明した図であ
る。開口基板１１１にはヘッド用レンズ機能を実現する
ために、例えば透明なガラス基板上にマイクロレンズ２
０５を形成し、さらにその記録媒体面側に常に一定の相
対配置で浮上するためにエアーベアリングサーフェス２
０４が形成されている。そして、開口基板１１１は、マ
イクロレンズ２０５と、エアーベアリングサーフェス２
０４と、微小開口２０６以外は遮光膜（図示略）で覆わ
れている。開口基板１１１の底面の遮光膜には微小開口
２０６が形成されている。マイクロレンズ２０５は、光
導波路１０３からの光束を微小開口２０６に集光してい
る。この開口基板１１１の上部には、２００ｎｍ厚のＡ
ｌ（図示略）が蒸着されたミラー面２０３を持つミラー
基板２１０と、コア２０１とクラッド２０２からなる光
導波路１０３が固定されている。ここで開口基板１１１
として、使用するレーザーの波長での光を透過するガラ
ス基板を用いたが、シリコン基板等を用い、マイクロレ
ンズ２０５と光束が透過する部分だけ使用する波長での
光を透過する材料で作成してもよい。また、マイクロレ
ンズ２０５は、通常の球面あるいは非球面レンズ、屈折
率分布形レンズ、フレネルレンズなどを用いる事ができ
る。特にフレネルレンズを用いると平面形のレンズが作
成可能であり、径の大きなレンズを作成しても近視野光
ヘッドの厚さを薄くすることが可能である。フレネルレ
ンズは、フォトリソグラフィ技術を用いて大量生産可能
である。
装置の導波路と近視野光ヘッドについて説明した図であ
る。開口基板１１１にはヘッド用レンズ機能を実現する
ために、例えば透明なガラス基板上にマイクロレンズ２
０５を形成し、さらにその記録媒体面側に常に一定の相
対配置で浮上するためにエアーベアリングサーフェス２
０４が形成されている。そして、開口基板１１１は、マ
イクロレンズ２０５と、エアーベアリングサーフェス２
０４と、微小開口２０６以外は遮光膜（図示略）で覆わ
れている。開口基板１１１の底面の遮光膜には微小開口
２０６が形成されている。マイクロレンズ２０５は、光
導波路１０３からの光束を微小開口２０６に集光してい
る。この開口基板１１１の上部には、２００ｎｍ厚のＡ
ｌ（図示略）が蒸着されたミラー面２０３を持つミラー
基板２１０と、コア２０１とクラッド２０２からなる光
導波路１０３が固定されている。ここで開口基板１１１
として、使用するレーザーの波長での光を透過するガラ
ス基板を用いたが、シリコン基板等を用い、マイクロレ
ンズ２０５と光束が透過する部分だけ使用する波長での
光を透過する材料で作成してもよい。また、マイクロレ
ンズ２０５は、通常の球面あるいは非球面レンズ、屈折
率分布形レンズ、フレネルレンズなどを用いる事ができ
る。特にフレネルレンズを用いると平面形のレンズが作
成可能であり、径の大きなレンズを作成しても近視野光
ヘッドの厚さを薄くすることが可能である。フレネルレ
ンズは、フォトリソグラフィ技術を用いて大量生産可能
である。
【００３５】本発明は、図２で示したヘッド構造のう
ち、微小開口２０６付近の構造と、入射光偏光に特徴が
ある。図３は本実施の形態１に係る情報記録再生装置の
光ヘッドのうち、底面の微小開口付近を示した図であ
る。開口基板１１１の上（底面）にＳｉＯ2から成る高
さ約１０ミクロンの三角錐２１１が形成されている。三
角錐２１１の表面には図示は略すが、Ａｌから成る遮光
膜が約２００ｎｍ製膜されている。三角錐２１１の頂点
は底面と平行な面で切断されて遮光膜が除去されてお
り、光学的微小開口２０６が形成されている。三角錐２
１１は正四面体であることにより、微小開口２０６は正
三角形の輪郭を持つ。このヘッドを、記録媒体表面に対
してｘで示した方向に走査し、微小開口２０６から発生
した近視野光と媒体表面の相互作用を起こさせる。
ち、微小開口２０６付近の構造と、入射光偏光に特徴が
ある。図３は本実施の形態１に係る情報記録再生装置の
光ヘッドのうち、底面の微小開口付近を示した図であ
る。開口基板１１１の上（底面）にＳｉＯ2から成る高
さ約１０ミクロンの三角錐２１１が形成されている。三
角錐２１１の表面には図示は略すが、Ａｌから成る遮光
膜が約２００ｎｍ製膜されている。三角錐２１１の頂点
は底面と平行な面で切断されて遮光膜が除去されてお
り、光学的微小開口２０６が形成されている。三角錐２
１１は正四面体であることにより、微小開口２０６は正
三角形の輪郭を持つ。このヘッドを、記録媒体表面に対
してｘで示した方向に走査し、微小開口２０６から発生
した近視野光と媒体表面の相互作用を起こさせる。
【００３６】図４は本実施の形態１にかかる光ヘッドの
断面と底面を示した図である。開口基板１１１は上面に
マイクロレンズ２０５を持ち、底面に微小開口２０６付
きの三角錐２１１を持つ。
断面と底面を示した図である。開口基板１１１は上面に
マイクロレンズ２０５を持ち、底面に微小開口２０６付
きの三角錐２１１を持つ。
【００３７】図５は本実施の形態１にかかる光ヘッド
が、記録媒体表面のデータマークの上方を走査する状態
を示した図である。長さ７２ｎｍ,幅５６ｎｍのデータ
マーク２２１はＧｅ2Ｓｂ2Ｔｅ5から成る相変化記録材
料表面に形成されたアモルファス領域である。これは
（１，７）変調信号による最短マーク長であり、記録密
度としては１００Ｇｂ／ｉｎ2に相当する。微小開口２
０６はこの記録媒体表面から２０ｎｍの高さで浮上し、
記録媒体が２．２５ｍ／ｓｅｃで回転することによって
発生する空気浮上力と、図１に示したサスペンションア
ーム１０７にかけられた荷重のバランスによって、一定
の姿勢を保っている。微小開口２０６に入射する光は直
線偏光２２２を持つ。このとき偏光２２２は微小開口２
０６の右辺に垂直である。
が、記録媒体表面のデータマークの上方を走査する状態
を示した図である。長さ７２ｎｍ,幅５６ｎｍのデータ
マーク２２１はＧｅ2Ｓｂ2Ｔｅ5から成る相変化記録材
料表面に形成されたアモルファス領域である。これは
（１，７）変調信号による最短マーク長であり、記録密
度としては１００Ｇｂ／ｉｎ2に相当する。微小開口２
０６はこの記録媒体表面から２０ｎｍの高さで浮上し、
記録媒体が２．２５ｍ／ｓｅｃで回転することによって
発生する空気浮上力と、図１に示したサスペンションア
ーム１０７にかけられた荷重のバランスによって、一定
の姿勢を保っている。微小開口２０６に入射する光は直
線偏光２２２を持つ。このとき偏光２２２は微小開口２
０６の右辺に垂直である。
【００３８】このようにして構成された情報記録装置を
用いることで、従来の円状あるいは四角形の微小開口を
持つものや、偏光を制御しないで入射したものに比較し
て、信号強度が約１０倍、対応する記録密度が約１．５
倍に向上した。このメカニズムを計算機シミュレーショ
ンによって図６で説明する。
用いることで、従来の円状あるいは四角形の微小開口を
持つものや、偏光を制御しないで入射したものに比較し
て、信号強度が約１０倍、対応する記録密度が約１．５
倍に向上した。このメカニズムを計算機シミュレーショ
ンによって図６で説明する。
【００３９】図６（ａ）は従来の円形微小開口２３１を
示す。図６（ｂ）は本発明による三角形微小開口２３２
を示す。図６（ｃ）は両者の形状とサイズを比較した図
である。円形微小開口２３１は三角形微小開口２３２に
内接する。
示す。図６（ｂ）は本発明による三角形微小開口２３２
を示す。図６（ｃ）は両者の形状とサイズを比較した図
である。円形微小開口２３１は三角形微小開口２３２に
内接する。
【００４０】図７は計算機シミュレーションによって微
小開口の真下２０ｎｍにおける電場エネルギー分布を求
めた結果である。開口との相対位置を示すために、図６
（ａ）、（ｂ）に示した開口形状と重ねて表示した。図
７（ａ）は円形微小開口の場合であり、（ｂ）は三角形
微小開口の場合である。入射光は図中に示したＸ方向の
直線偏光を持つ。（ａ）の場合はエネルギーは開口全体
に広がって分布しているが、（ｂ）の場合は三角形の右
辺に局在している。これは偏光方向に垂直なエッジに光
が局在するためである。
小開口の真下２０ｎｍにおける電場エネルギー分布を求
めた結果である。開口との相対位置を示すために、図６
（ａ）、（ｂ）に示した開口形状と重ねて表示した。図
７（ａ）は円形微小開口の場合であり、（ｂ）は三角形
微小開口の場合である。入射光は図中に示したＸ方向の
直線偏光を持つ。（ａ）の場合はエネルギーは開口全体
に広がって分布しているが、（ｂ）の場合は三角形の右
辺に局在している。これは偏光方向に垂直なエッジに光
が局在するためである。
【００４１】図８は図７（ａ），（ｂ）のそれぞれにお
いての線分Ａ−Ａ’上のプロファイルを重ねて表示した
ものである。図７（ａ）でのプロファイル２４１に比べ
て（ｂ）でのプロファイル２４２は強度が約１０倍、半
値全幅が０．８倍になっている。強度が大きくなってい
る理由は、図６に示すように三角形開口の開口面積が円
形開口より大きいことが考えられる。また、プロファイ
ルの幅が狭くなっている理由は、図７に示すように三角
形開口の光が局在していることが考えられる。
いての線分Ａ−Ａ’上のプロファイルを重ねて表示した
ものである。図７（ａ）でのプロファイル２４１に比べ
て（ｂ）でのプロファイル２４２は強度が約１０倍、半
値全幅が０．８倍になっている。強度が大きくなってい
る理由は、図６に示すように三角形開口の開口面積が円
形開口より大きいことが考えられる。また、プロファイ
ルの幅が狭くなっている理由は、図７に示すように三角
形開口の光が局在していることが考えられる。
【００４２】実際に入射光偏光を良好に制御し、開口形
状を三角形にし、且つ入射光偏光を三角形開口の一辺に
垂直になるように配置することによって、出力信号強度
と記録密度の両方を同時に向上させることができる。
状を三角形にし、且つ入射光偏光を三角形開口の一辺に
垂直になるように配置することによって、出力信号強度
と記録密度の両方を同時に向上させることができる。
【００４３】図９に本実施の形態１に係る情報記録再生
装置の光ヘッドの製造方法のうち、図３に示す三角錐の
製造方法を示す。ステップＳ３０１において、４００ミ
クロン厚のＳｉ基板３１２の上面にプラズマＣＶＤ法に
よって１５ミクロン厚のＳｉＯ2層３１１を作製する。
ステップＳ３０２において、フォトリソグラフィにより
パターニングした三角形形状マスクを用いて、等方性エ
ッチングによって三角錐形状３１４を形成する。次にス
テップＳ３０３において、Ａｌ膜３１７を２００ｎｍ厚
で真空蒸着する。最後にステップＳ３０４において、Ｆ
ＩＢ（Ｆｏｃｕｓｅｄ Ｉｏｎ Ｂｅａｍ）法によって
先端を切断して光学的微小開口２０６を作製する。ステ
ップＳ３０４はＦＩＢでなくとも、機械的に圧力を加え
ることによってＡｌ膜３１７を先端部のみ除去すること
で、微小開口２０６を作製することができる。
装置の光ヘッドの製造方法のうち、図３に示す三角錐の
製造方法を示す。ステップＳ３０１において、４００ミ
クロン厚のＳｉ基板３１２の上面にプラズマＣＶＤ法に
よって１５ミクロン厚のＳｉＯ2層３１１を作製する。
ステップＳ３０２において、フォトリソグラフィにより
パターニングした三角形形状マスクを用いて、等方性エ
ッチングによって三角錐形状３１４を形成する。次にス
テップＳ３０３において、Ａｌ膜３１７を２００ｎｍ厚
で真空蒸着する。最後にステップＳ３０４において、Ｆ
ＩＢ（Ｆｏｃｕｓｅｄ Ｉｏｎ Ｂｅａｍ）法によって
先端を切断して光学的微小開口２０６を作製する。ステ
ップＳ３０４はＦＩＢでなくとも、機械的に圧力を加え
ることによってＡｌ膜３１７を先端部のみ除去すること
で、微小開口２０６を作製することができる。
【００４４】この方法によれば、本実施の形態１で説明
したような微小開口２０６を大量生産することができ
る。図２に示したヘッド構造のうち、微小開口２０６以
外の部分は既存の半導体プロセスおよび組み立て技術に
よって作製可能であるので、それらを組み合わせると、
本発明に係る近視野光ヘッドあるいはプローブがバッチ
プロセスによって安価に大量生産が可能である。
したような微小開口２０６を大量生産することができ
る。図２に示したヘッド構造のうち、微小開口２０６以
外の部分は既存の半導体プロセスおよび組み立て技術に
よって作製可能であるので、それらを組み合わせると、
本発明に係る近視野光ヘッドあるいはプローブがバッチ
プロセスによって安価に大量生産が可能である。
【００４５】以上説明したように、実施の形態１に係る
情報記録再生装置によると、近視野光を発生する微小開
口の輪郭が略正三角形になっていて、その一辺が入射光
偏光に略垂直であるために、発生する近視野光がその辺
付近に局在する。これにより、従来の円形開口あるいは
四角形開口、あるいは三角形開口であっても入射光偏光
を良好に制御しない装置に比較して、出力信号強度が大
きく、且つ、対応する記録密度の大きい近視野光ヘッド
が実現できる。さらに、製造方法においても、従来の円
形開口の場合には円錐、四角形開口の場合には四角錐
を、高い形状精度を持って作製する必要があったが、本
実施の形態における三角形開口の場合は頂点が必ず１点
でのみ立つ三角錐を作製すれば良く、より高い歩留まり
で作製することができる。
情報記録再生装置によると、近視野光を発生する微小開
口の輪郭が略正三角形になっていて、その一辺が入射光
偏光に略垂直であるために、発生する近視野光がその辺
付近に局在する。これにより、従来の円形開口あるいは
四角形開口、あるいは三角形開口であっても入射光偏光
を良好に制御しない装置に比較して、出力信号強度が大
きく、且つ、対応する記録密度の大きい近視野光ヘッド
が実現できる。さらに、製造方法においても、従来の円
形開口の場合には円錐、四角形開口の場合には四角錐
を、高い形状精度を持って作製する必要があったが、本
実施の形態における三角形開口の場合は頂点が必ず１点
でのみ立つ三角錐を作製すれば良く、より高い歩留まり
で作製することができる。
【００４６】本実施の形態においては開口は三角形とし
ているが、この形状はマスクパターニングによって作製
するため、任意のものが作製可能である。ただし、入射
光偏光の方向に垂直になる辺が１ヶ所だけにあるような
輪郭を持たなければならない。例えば、図１０（ａ）
（ｂ）は三角形以外の形状の微小開口である。（ａ）は
三角形の一辺が曲線になっている形状である。入射光偏
光の方向２２２に対して垂直な部分２５１が、開口輪郭
の１ヶ所にだけあるために、三角形開口の場合と同様な
効果が得られる。また、（ｂ）は、すべての辺が曲線に
なっている形状である。入射光偏光の方向２２２に対し
て垂直な部分２５２が、やはり開口輪郭の１ヶ所にだけ
ある。これらの形状を持つ開口に、図で示した偏光を持
つ入射光を照射すると、上述したように、入射光偏光と
略垂直な部分のみに近視野光が局在する。この現象を利
用すると、高い信号強度で高解像度のヘッドが得られ
る。 （実施の形態２）図１１は本発明の実施の形態２に係る
情報記録再生装置の構成図である。主な構成は実施の形
態１で説明した図１と類似であり、同一部品には同一符
号を付けた。相違点は、本実施の形態においては近視野
光ヘッド１０４への光の導入方法として、レーザー１０
１からの光をレンズ１０２を用いて平行光３０１にして
空中伝播させ、ミラー３０２で垂直に折り曲げることで
導入する方法を採っている点である。その他の点につい
ては実施の形態１と同様であるので説明を略す。本実施
の形態においてはレーザー１０１からの光を空中伝播さ
せるため、光の偏光方向が保存された状態で近視野光ヘ
ッド１０４に導入できる。本発明の重要な点は、近視野
光を発生させる微小開口の輪郭のうち、一部が入射光の
偏光に垂直であるように配置することによって、近視野
光を局在させる点であるが、本実施の形態は、このうち
入射光の偏光を良好に制御することができるという利点
を持つ。これによって、高Ｓ／Ｎで高密度な情報の記録
再生が可能となる。 （実施の形態３）図１２は本発明の実施の形態３に係る
情報記録再生装置に使われる近視野光ヘッドのうち、底
面の微小開口付近を示した図である。図１２は図３とほ
ぼ同様であるが、図１２では三角錐の表面に積層された
Ａｌ遮光膜４１１を図示する。三角錐の３面のうちの一
面はＡｌではなくＡｇ膜４１２になっている。このＡｌ
遮光膜４１１とＡｇ膜４１２の表面に更に、図示しない
がＳｉＯ2あるいはＡｌ層を１００ｎｍ程度積層されて
いる。三角錐の先端は水平に切断されて光学的微小開口
２０６が形成されている。
ているが、この形状はマスクパターニングによって作製
するため、任意のものが作製可能である。ただし、入射
光偏光の方向に垂直になる辺が１ヶ所だけにあるような
輪郭を持たなければならない。例えば、図１０（ａ）
（ｂ）は三角形以外の形状の微小開口である。（ａ）は
三角形の一辺が曲線になっている形状である。入射光偏
光の方向２２２に対して垂直な部分２５１が、開口輪郭
の１ヶ所にだけあるために、三角形開口の場合と同様な
効果が得られる。また、（ｂ）は、すべての辺が曲線に
なっている形状である。入射光偏光の方向２２２に対し
て垂直な部分２５２が、やはり開口輪郭の１ヶ所にだけ
ある。これらの形状を持つ開口に、図で示した偏光を持
つ入射光を照射すると、上述したように、入射光偏光と
略垂直な部分のみに近視野光が局在する。この現象を利
用すると、高い信号強度で高解像度のヘッドが得られ
る。 （実施の形態２）図１１は本発明の実施の形態２に係る
情報記録再生装置の構成図である。主な構成は実施の形
態１で説明した図１と類似であり、同一部品には同一符
号を付けた。相違点は、本実施の形態においては近視野
光ヘッド１０４への光の導入方法として、レーザー１０
１からの光をレンズ１０２を用いて平行光３０１にして
空中伝播させ、ミラー３０２で垂直に折り曲げることで
導入する方法を採っている点である。その他の点につい
ては実施の形態１と同様であるので説明を略す。本実施
の形態においてはレーザー１０１からの光を空中伝播さ
せるため、光の偏光方向が保存された状態で近視野光ヘ
ッド１０４に導入できる。本発明の重要な点は、近視野
光を発生させる微小開口の輪郭のうち、一部が入射光の
偏光に垂直であるように配置することによって、近視野
光を局在させる点であるが、本実施の形態は、このうち
入射光の偏光を良好に制御することができるという利点
を持つ。これによって、高Ｓ／Ｎで高密度な情報の記録
再生が可能となる。 （実施の形態３）図１２は本発明の実施の形態３に係る
情報記録再生装置に使われる近視野光ヘッドのうち、底
面の微小開口付近を示した図である。図１２は図３とほ
ぼ同様であるが、図１２では三角錐の表面に積層された
Ａｌ遮光膜４１１を図示する。三角錐の３面のうちの一
面はＡｌではなくＡｇ膜４１２になっている。このＡｌ
遮光膜４１１とＡｇ膜４１２の表面に更に、図示しない
がＳｉＯ2あるいはＡｌ層を１００ｎｍ程度積層されて
いる。三角錐の先端は水平に切断されて光学的微小開口
２０６が形成されている。
【００４７】図１３は図１２に示した微小開口の平面図
である。微小開口２０６は略三角形の輪郭を持ち、その
うち右辺がヘッドの走査方向ｘに略垂直である。この辺
に接する部分がＡｇ膜４１２になっており、他の２辺は
Ａｌ膜４１１から成る。このような構造を持つ近視野光
ヘッドに入射光として、図中ｘ方向に偏光方向を持つ光
を入射させると、Ａｇの表面プラズモンが励起されるこ
とにより、近視野光がＡｇ膜表面に強く局在して発生す
る。これにより、実施の形態１あるいは２で実施した構
造が持つ光の局在効果に加えて、更なる局在化とエネル
ギーの増強が実現できる。
である。微小開口２０６は略三角形の輪郭を持ち、その
うち右辺がヘッドの走査方向ｘに略垂直である。この辺
に接する部分がＡｇ膜４１２になっており、他の２辺は
Ａｌ膜４１１から成る。このような構造を持つ近視野光
ヘッドに入射光として、図中ｘ方向に偏光方向を持つ光
を入射させると、Ａｇの表面プラズモンが励起されるこ
とにより、近視野光がＡｇ膜表面に強く局在して発生す
る。これにより、実施の形態１あるいは２で実施した構
造が持つ光の局在効果に加えて、更なる局在化とエネル
ギーの増強が実現できる。
【００４８】図１４は本実施の形態の近視野光ヘッドの
製造方法を示す。ステップＳ４０１において、４００ミ
クロン厚のＳｉ基板３１２の上面にプラズマＣＶＤ法に
よって１５ミクロン厚のＳｉＯ2層３１１を作製する。
ステップＳ４０２において、フォトリソグラフィにより
パターニングした三角形形状マスクを用いて、等方性エ
ッチングによって三角錐形状３１４を形成する。次にス
テップＳ４０３においては三角錐形状３１４のひとつの
面にＡｇ膜４１２を製膜し、他の２ 面にはＡｌ膜４１
１を製膜する。これは基板を蒸着源に対して傾けた状態
で配置することによって容易に可能である。更にステッ
プＳ４０４において全体にＡｌ 膜４１３を製膜してか
ら、ステップＳ４０５において先端を切断して光学的開
口２０６を作製する。実施の形態１でも説明したよう
に、光学的開口２０６の形成は、ＦＩＢによる先端の切
断によっても可能であるし、先端に機械的な圧力を加え
ることによっても可能である。 （実施の形態４）図１５は、本発明の実施の形態４に係
る近視野光プローブ１０００の概略図である。近視野光
プローブ１０００は、チップ７０１、レバー７０２、基
部７０３、遮光膜７０４、および微小開口７０５からな
る。錐状のチップ７０１および薄板の片持ち梁であるレ
バー７０２は、一体に形成されており、チップ７０１
は、基部７０３から真っ直ぐに突き出たレバー７０２上
に基部７０３とは反対側の面に形成される。遮光膜７０
４は、レバー７０２の基部７０３とは反対の面とチップ
７０１の表面に形成される。レバー７０２の基部７０３
とは反対の面すべてに遮光膜７０４を形成する必要は無
いが、その方が好ましい。
製造方法を示す。ステップＳ４０１において、４００ミ
クロン厚のＳｉ基板３１２の上面にプラズマＣＶＤ法に
よって１５ミクロン厚のＳｉＯ2層３１１を作製する。
ステップＳ４０２において、フォトリソグラフィにより
パターニングした三角形形状マスクを用いて、等方性エ
ッチングによって三角錐形状３１４を形成する。次にス
テップＳ４０３においては三角錐形状３１４のひとつの
面にＡｇ膜４１２を製膜し、他の２ 面にはＡｌ膜４１
１を製膜する。これは基板を蒸着源に対して傾けた状態
で配置することによって容易に可能である。更にステッ
プＳ４０４において全体にＡｌ 膜４１３を製膜してか
ら、ステップＳ４０５において先端を切断して光学的開
口２０６を作製する。実施の形態１でも説明したよう
に、光学的開口２０６の形成は、ＦＩＢによる先端の切
断によっても可能であるし、先端に機械的な圧力を加え
ることによっても可能である。 （実施の形態４）図１５は、本発明の実施の形態４に係
る近視野光プローブ１０００の概略図である。近視野光
プローブ１０００は、チップ７０１、レバー７０２、基
部７０３、遮光膜７０４、および微小開口７０５からな
る。錐状のチップ７０１および薄板の片持ち梁であるレ
バー７０２は、一体に形成されており、チップ７０１
は、基部７０３から真っ直ぐに突き出たレバー７０２上
に基部７０３とは反対側の面に形成される。遮光膜７０
４は、レバー７０２の基部７０３とは反対の面とチップ
７０１の表面に形成される。レバー７０２の基部７０３
とは反対の面すべてに遮光膜７０４を形成する必要は無
いが、その方が好ましい。
【００４９】微小開口７０５は、チップ７０１の遮光膜
７０４が無い部分である。チップ７０１の頂点は、遮光
膜７０４の端面よりも突出している。また、チップ７０
１の先端は、遮光膜７０４の端面と同一平面内に位置し
ていても良い。近視野光プローブ１０００に外部から入
射光９９９を導入することによって、近視野光プローブ
１０００は、微小開口７０５から近視野光を照射するこ
とができる。また、微小開口７０５によって、試料の光
情報を検出することも可能である。さらに、微小開口７
０５からの近視野光照射と微小開口での試料の光情報の
検出を同時に行うことも可能である。
７０４が無い部分である。チップ７０１の頂点は、遮光
膜７０４の端面よりも突出している。また、チップ７０
１の先端は、遮光膜７０４の端面と同一平面内に位置し
ていても良い。近視野光プローブ１０００に外部から入
射光９９９を導入することによって、近視野光プローブ
１０００は、微小開口７０５から近視野光を照射するこ
とができる。また、微小開口７０５によって、試料の光
情報を検出することも可能である。さらに、微小開口７
０５からの近視野光照射と微小開口での試料の光情報の
検出を同時に行うことも可能である。
【００５０】チップ７０１およびレバー７０２は、走査
型近視野顕微鏡で用いられる入射光９９９の波長に対し
て透明な材料で形成される。入射光９９９の波長が可視
領域の場合、二酸化珪素やダイヤモンドなどの誘電体
や、ポリイミドをはじめとするポリマーがある。また、
入射光９９９の波長が紫外領域では、チップ７０１およ
びレバー７０２の材料として、二フッ化マグネシウムや
二酸化珪素などの誘電体がある。また、入射光９９９の
波長が赤外領域の場合、チップ７０１およびレバー７０
２の材料として、ジンクセレンやシリコンなどがある。
基部７０３の材料は、シリコンや二酸化珪素などの誘電
体や、アルミニウムやチタンなどの金属である。遮光膜
７０４の材料は、アルミニウムや金などの入射光９９
９、または／および、微小開口７０５によって検出した
光の波長に対する遮光率の高い材料で形成される。チッ
プ７０１の高さは、数ミクロン〜１０数ミクロンであ
る。レバー７０２の長さは、数１０ミクロンから数１０
００ミクロンである。また、レバー７０２の厚みは、数
ミクロン程度である。遮光膜７０４の厚さは、遮光率に
よって異なるが、数１０ｎｍから数１００ｎｍである。
図１５中下面からみた微小開口７０５の大きさおよび形
状は、直径が入射光９９９、または／および、微小開口
７０５によって検出した光の波長以下の円に内接する三
角形である。
型近視野顕微鏡で用いられる入射光９９９の波長に対し
て透明な材料で形成される。入射光９９９の波長が可視
領域の場合、二酸化珪素やダイヤモンドなどの誘電体
や、ポリイミドをはじめとするポリマーがある。また、
入射光９９９の波長が紫外領域では、チップ７０１およ
びレバー７０２の材料として、二フッ化マグネシウムや
二酸化珪素などの誘電体がある。また、入射光９９９の
波長が赤外領域の場合、チップ７０１およびレバー７０
２の材料として、ジンクセレンやシリコンなどがある。
基部７０３の材料は、シリコンや二酸化珪素などの誘電
体や、アルミニウムやチタンなどの金属である。遮光膜
７０４の材料は、アルミニウムや金などの入射光９９
９、または／および、微小開口７０５によって検出した
光の波長に対する遮光率の高い材料で形成される。チッ
プ７０１の高さは、数ミクロン〜１０数ミクロンであ
る。レバー７０２の長さは、数１０ミクロンから数１０
００ミクロンである。また、レバー７０２の厚みは、数
ミクロン程度である。遮光膜７０４の厚さは、遮光率に
よって異なるが、数１０ｎｍから数１００ｎｍである。
図１５中下面からみた微小開口７０５の大きさおよび形
状は、直径が入射光９９９、または／および、微小開口
７０５によって検出した光の波長以下の円に内接する三
角形である。
【００５１】このとき、入射光９９９はレーザ光源から
の直線偏光であり、その偏光方向と、微小開口７０５の
輪郭三角形の一辺が略直交している。
の直線偏光であり、その偏光方向と、微小開口７０５の
輪郭三角形の一辺が略直交している。
【００５２】図１６は、本発明の実施の形態４に関わる
近視野光プローブ１０００を搭載した走査型プローブ顕
微鏡２００００を示す構成図である。この走査型プロー
ブ顕微鏡２００００は、図１５に示した近視野光プロー
ブ１０００と、光情報測定用の光源６０１と、光源６０
１の前面に配置したレンズ６０２と、レンズ６０２で集
光した光を近視野光プローブ１０００まで伝搬する光フ
ァイバ６０３と、試料６１０の下方に配置されチップの
先端で発生した伝搬光を反射するプリズム６１１と、プ
リズム６１１で反射した伝搬光を集光するレンズ６１４
と、集光した伝搬光を受光する光検出部６０９と、を備
えている。光ファイバ６０３は入射光の偏光方向を保存
する偏光保存型のファイバである。
近視野光プローブ１０００を搭載した走査型プローブ顕
微鏡２００００を示す構成図である。この走査型プロー
ブ顕微鏡２００００は、図１５に示した近視野光プロー
ブ１０００と、光情報測定用の光源６０１と、光源６０
１の前面に配置したレンズ６０２と、レンズ６０２で集
光した光を近視野光プローブ１０００まで伝搬する光フ
ァイバ６０３と、試料６１０の下方に配置されチップの
先端で発生した伝搬光を反射するプリズム６１１と、プ
リズム６１１で反射した伝搬光を集光するレンズ６１４
と、集光した伝搬光を受光する光検出部６０９と、を備
えている。光ファイバ６０３は入射光の偏光方向を保存
する偏光保存型のファイバである。
【００５３】また、近視野光プローブ１０００の上方に
は、レーザ光を出力するレーザ発振器６０４と、図１５
に示した近視野光プローブ１０００のレバー７０２と遮
光膜７０４の界面で反射したレーザ光を反射するミラー
６０５と、反射したレーザ光を受光して光電変換する上
下２分割した光電変換部６０６と、を備えている。さら
に、試料６１０およびプリズム６１１をＸＹＺ方向に移
動制御する粗動機構６１３および微動機構６１２と、こ
れら粗動機構６１３および微動機構６１２を駆動するサ
ーボ機構６０７と、装置全体の制御をするコンピュータ
６０８とを備えている。
は、レーザ光を出力するレーザ発振器６０４と、図１５
に示した近視野光プローブ１０００のレバー７０２と遮
光膜７０４の界面で反射したレーザ光を反射するミラー
６０５と、反射したレーザ光を受光して光電変換する上
下２分割した光電変換部６０６と、を備えている。さら
に、試料６１０およびプリズム６１１をＸＹＺ方向に移
動制御する粗動機構６１３および微動機構６１２と、こ
れら粗動機構６１３および微動機構６１２を駆動するサ
ーボ機構６０７と、装置全体の制御をするコンピュータ
６０８とを備えている。
【００５４】つぎに、この走査型プローブ顕微鏡２００
００の動作について説明する。レーザ発振器６０４から
放出したレーザ光は、図１５に示した近視野光プローブ
１０００のレバー７０２と遮光膜７０４の界面で反射す
る。近視野光プローブ１０００のレバー７０２は微小開
口７０５と試料６１０の表面が接近すると、試料６１０
との間の引力または斥力によってたわむ。このため、反
射したレーザ光の光路が変化するため、これを光電変換
部６０６で検出する。
００の動作について説明する。レーザ発振器６０４から
放出したレーザ光は、図１５に示した近視野光プローブ
１０００のレバー７０２と遮光膜７０４の界面で反射す
る。近視野光プローブ１０００のレバー７０２は微小開
口７０５と試料６１０の表面が接近すると、試料６１０
との間の引力または斥力によってたわむ。このため、反
射したレーザ光の光路が変化するため、これを光電変換
部６０６で検出する。
【００５５】光電変換部６０６により検出した信号は、
サーボ機構６０７に送られる。サーボ機構６０７は、光
電変換部６０６で検出した信号に基づいて、試料６１０
に対する近視野光プローブ１０００のアプローチや、表
面の観察の際に、近視野光プローブ１０００のたわみが
一定となるように、粗動機構６１３および微動機構６１
２を制御する。コンピュータ６０８は、サーボ機構６０
７の制御信号から表面形状の情報を受け取る。また、光
源６０１から放出された光は、レンズ６０２により集光
され、光ファイバ６０３に至る。光ファイバ６０３内を
伝搬した光は、偏光が保存されたまま近視野光プローブ
１０００のチップ７０１にレバー７０２を通して導入さ
れ、微小開口７０５から試料６１０に照射される。一
方、プリズム６１１により反射した試料６１０の光学的
情報は、レンズ６１４により集光され、光検出部６０９
に導入される。光検出部６０９の信号は、コンピュータ
６０８のアナログ入力インタフェースを介して取得さ
れ、コンピュータ６０８により光学的情報として検出さ
れる。なお、チップ７０１への光入射方法は、光ファイ
バ６０３を用いずに、光源６０１から放出された光をレ
ンズによって直接チップ７０１上へ集光して入射光を導
入する方法でも良い。また、図１６では、近視野光プロ
ーブ１０００に光を入射し、微小開口７０５から試料に
近視野光を照射するイルミネーションモードについて説
明したが、試料６１０の表面に発生した近視野光を微小
開口７０５によって検出するコレクションモードにおい
ても、近視野光プローブ１０００を用いることができ
る。また、イルミネーションモードとコレクションモー
ドを同時に行う観察方法においても、近視野光プローブ
１０００を用いることができる。
サーボ機構６０７に送られる。サーボ機構６０７は、光
電変換部６０６で検出した信号に基づいて、試料６１０
に対する近視野光プローブ１０００のアプローチや、表
面の観察の際に、近視野光プローブ１０００のたわみが
一定となるように、粗動機構６１３および微動機構６１
２を制御する。コンピュータ６０８は、サーボ機構６０
７の制御信号から表面形状の情報を受け取る。また、光
源６０１から放出された光は、レンズ６０２により集光
され、光ファイバ６０３に至る。光ファイバ６０３内を
伝搬した光は、偏光が保存されたまま近視野光プローブ
１０００のチップ７０１にレバー７０２を通して導入さ
れ、微小開口７０５から試料６１０に照射される。一
方、プリズム６１１により反射した試料６１０の光学的
情報は、レンズ６１４により集光され、光検出部６０９
に導入される。光検出部６０９の信号は、コンピュータ
６０８のアナログ入力インタフェースを介して取得さ
れ、コンピュータ６０８により光学的情報として検出さ
れる。なお、チップ７０１への光入射方法は、光ファイ
バ６０３を用いずに、光源６０１から放出された光をレ
ンズによって直接チップ７０１上へ集光して入射光を導
入する方法でも良い。また、図１６では、近視野光プロ
ーブ１０００に光を入射し、微小開口７０５から試料に
近視野光を照射するイルミネーションモードについて説
明したが、試料６１０の表面に発生した近視野光を微小
開口７０５によって検出するコレクションモードにおい
ても、近視野光プローブ１０００を用いることができ
る。また、イルミネーションモードとコレクションモー
ドを同時に行う観察方法においても、近視野光プローブ
１０００を用いることができる。
【００５６】さらに、図１６では、試料６１０を透過し
た光を検出する透過モードについて説明したが、試料６
１０で反射した光を検出する反射モードにおいても近視
野光プローブ１０００を用いることができる。また、近
視野光プローブ１０００をバイモルフなどで加振するこ
とによって、レバー７０２を振動させ、チップ７０１と
試料６１０との間に働く斥力や引力によって生じる、レ
バー７０２の振幅の変化や、レバー７０２の振動の周波
数変化を一定に保つようにチップ７０１と試料６１０と
の距離を制御するダイナミックフォースモードでも近視
野光プローブ１０００を用いる事ができる。
た光を検出する透過モードについて説明したが、試料６
１０で反射した光を検出する反射モードにおいても近視
野光プローブ１０００を用いることができる。また、近
視野光プローブ１０００をバイモルフなどで加振するこ
とによって、レバー７０２を振動させ、チップ７０１と
試料６１０との間に働く斥力や引力によって生じる、レ
バー７０２の振幅の変化や、レバー７０２の振動の周波
数変化を一定に保つようにチップ７０１と試料６１０と
の距離を制御するダイナミックフォースモードでも近視
野光プローブ１０００を用いる事ができる。
【００５７】このような構成の走査型プローブ顕微鏡を
用いて試料表面の観察を行うと、実施の形態１で説明し
たものと同様の現象が起きる。すなわち、入射光の偏光
方向と微小開口の一辺が略直交するために、その一辺近
傍に近視野光が強く局在する。これにより、試料表面の
微細な領域と強い相互作用が起き、高解像度で高Ｓ／Ｎ
での観察が可能となった。微小開口は実施の形態１で説
明したような略三角形、あるいは図１０（ａ），（ｂ）
に示したような形状でも同様の効果が得られる。主要な
点は、微小開口の輪郭のうち、入射光の偏光方向と略直
交する部分が一部分に局在しているという点である。
用いて試料表面の観察を行うと、実施の形態１で説明し
たものと同様の現象が起きる。すなわち、入射光の偏光
方向と微小開口の一辺が略直交するために、その一辺近
傍に近視野光が強く局在する。これにより、試料表面の
微細な領域と強い相互作用が起き、高解像度で高Ｓ／Ｎ
での観察が可能となった。微小開口は実施の形態１で説
明したような略三角形、あるいは図１０（ａ），（ｂ）
に示したような形状でも同様の効果が得られる。主要な
点は、微小開口の輪郭のうち、入射光の偏光方向と略直
交する部分が一部分に局在しているという点である。
【００５８】図１７から図１８は、本発明の実施の形態
４の近視野光プローブ１０００の製造方法を説明した図
である。図１７（ａ）は、基板８０２上にチップ７０１
およびレバー７０２となる透明体８０１を堆積した状態
を示している。なお、以下では、図の上部をおもて面、
下部を裏面と呼ぶ。裏面にマスク材８０３を有する基板
８０２上に、プラズマＣＶＤやスパッタなどによって、
透明体８０１を堆積する。透明体８０１の堆積量は、チ
ップ７０１の高さとレバー７０２の厚みの和程度、ある
いは若干厚めである。
４の近視野光プローブ１０００の製造方法を説明した図
である。図１７（ａ）は、基板８０２上にチップ７０１
およびレバー７０２となる透明体８０１を堆積した状態
を示している。なお、以下では、図の上部をおもて面、
下部を裏面と呼ぶ。裏面にマスク材８０３を有する基板
８０２上に、プラズマＣＶＤやスパッタなどによって、
透明体８０１を堆積する。透明体８０１の堆積量は、チ
ップ７０１の高さとレバー７０２の厚みの和程度、ある
いは若干厚めである。
【００５９】透明体８０１を堆積した後、図１７（ｂ）
に示すように、透明体８０１上に、チップ用マスク８０
４をフォトリソグラフィーをはじめとする方法で形成す
る。チップ用マスク８０４は、フォトレジストやポリイ
ミドなどの誘電体である。チップ用マスク８０４を形成
した後、ウエットエッチングやドライエッチングなどの
等方性エッチングによって、図１７（ｃ）に示すように
チップ７０１を形成する。
に示すように、透明体８０１上に、チップ用マスク８０
４をフォトリソグラフィーをはじめとする方法で形成す
る。チップ用マスク８０４は、フォトレジストやポリイ
ミドなどの誘電体である。チップ用マスク８０４を形成
した後、ウエットエッチングやドライエッチングなどの
等方性エッチングによって、図１７（ｃ）に示すように
チップ７０１を形成する。
【００６０】チップ７０１を形成した後、図１８（ａ）
に示すように、透明体８０１上にレバー用マスク８０５
を形成する。レバー用マスク８０５を形成した後、図１
８（ｂ）に示すように、リアクティブイオンエッチング
（ＲＩＥ）をはじめとする異方性ドライエッチングによ
って、レバー７０２を形成する。
に示すように、透明体８０１上にレバー用マスク８０５
を形成する。レバー用マスク８０５を形成した後、図１
８（ｂ）に示すように、リアクティブイオンエッチング
（ＲＩＥ）をはじめとする異方性ドライエッチングによ
って、レバー７０２を形成する。
【００６１】レバー７０２を形成した後、フォトリソグ
ラフィーによって、マスク材８０３をパターニングす
る。その後、水酸化テトラメチルアンモニウム（ＴＭＡ
Ｈ）や水酸化カリウム（ＫＯＨ）による結晶異方性エッ
チングや、異方性ドライエッチングなどによって、図１
８（ｃ）に示すように、レバー７０２のリリースと基部
７０３の形成を行う。最後に、遮光膜７０４をおもて面
に堆積し、遮光膜７０４の不要な部分を集束イオンビー
ムや観察時にチップ７０１を試料に押しつけることによ
って取り除き、図１８（ｄ）に示すように、微小開口７
０５を形成し、近視野光プローブ１０００を得ることが
できる。 （実施の形態５）図１９は本発明の実施の形態５に係る
近視野光発生素子の微小開口の形状を示す。入射光偏光
２２２はｘ方向に平行である。微小開口の輪郭のうち、
入射光偏光２２２に対して略直交する部分の長さ９０１
は、開口の縦幅９０２よりも短い。近視野光分布９０３
は前述のように、入射光偏光２２２に対して略直交する
部分に局在する。この実施の形態では微小開口の縦幅９
０２よりも近視野光分布９０３が縦方向に狭く局在して
いる。このような形状の微小開口と入射光偏光の組み合
わせによって、図中左右方向のみならず、縦方向にも近
視野光を局在させることができる。
ラフィーによって、マスク材８０３をパターニングす
る。その後、水酸化テトラメチルアンモニウム（ＴＭＡ
Ｈ）や水酸化カリウム（ＫＯＨ）による結晶異方性エッ
チングや、異方性ドライエッチングなどによって、図１
８（ｃ）に示すように、レバー７０２のリリースと基部
７０３の形成を行う。最後に、遮光膜７０４をおもて面
に堆積し、遮光膜７０４の不要な部分を集束イオンビー
ムや観察時にチップ７０１を試料に押しつけることによ
って取り除き、図１８（ｄ）に示すように、微小開口７
０５を形成し、近視野光プローブ１０００を得ることが
できる。 （実施の形態５）図１９は本発明の実施の形態５に係る
近視野光発生素子の微小開口の形状を示す。入射光偏光
２２２はｘ方向に平行である。微小開口の輪郭のうち、
入射光偏光２２２に対して略直交する部分の長さ９０１
は、開口の縦幅９０２よりも短い。近視野光分布９０３
は前述のように、入射光偏光２２２に対して略直交する
部分に局在する。この実施の形態では微小開口の縦幅９
０２よりも近視野光分布９０３が縦方向に狭く局在して
いる。このような形状の微小開口と入射光偏光の組み合
わせによって、図中左右方向のみならず、縦方向にも近
視野光を局在させることができる。
【００６２】この近視野光発生素子を光記録装置のヘッ
ドとして利用すると、線方向の密度のみならずトラック
方向の記録密度も向上させることができる。また、この
近視野光発生素子を近視野光顕微鏡のプローブとして利
用すると、試料表面内のどの方向においても高い分解能
を持つ近視野光顕微鏡を実現できる。 （実施の形態６）図２０は本発明の実施の形態６に係る
近視野光発生素子をヘッドとして利用した近視野光記録
装置の構成を説明した図である。実施の形態１で説明し
た図１と類似の構成であり、同一部分には同一符号を付
け、説明を省略する。図１との相違は、散乱光を検出す
る部分に偏光板９１１が挿入されている点である。近視
野光ヘッド１０４と記録媒体１０５との近視野光を介し
た相互作用によって発生した散乱光から、偏光板９１１
により特定の偏光成分のみを取り出して受光ヘッド１０
６において受光される。本発明においては近視野光ヘッ
ド１０４に対して偏光方向を制御して光を入射させる
が、記録媒体１０５との相互作用によって偏光が乱され
る。この乱れは記録媒体１０５表面の微細な光学的物性
の相違であるデータマークに依存するため、これを選択
的に検出することによって高コントラストな信号再生が
可能となる。これにより、より高密度な記録再生が可能
となる。
ドとして利用すると、線方向の密度のみならずトラック
方向の記録密度も向上させることができる。また、この
近視野光発生素子を近視野光顕微鏡のプローブとして利
用すると、試料表面内のどの方向においても高い分解能
を持つ近視野光顕微鏡を実現できる。 （実施の形態６）図２０は本発明の実施の形態６に係る
近視野光発生素子をヘッドとして利用した近視野光記録
装置の構成を説明した図である。実施の形態１で説明し
た図１と類似の構成であり、同一部分には同一符号を付
け、説明を省略する。図１との相違は、散乱光を検出す
る部分に偏光板９１１が挿入されている点である。近視
野光ヘッド１０４と記録媒体１０５との近視野光を介し
た相互作用によって発生した散乱光から、偏光板９１１
により特定の偏光成分のみを取り出して受光ヘッド１０
６において受光される。本発明においては近視野光ヘッ
ド１０４に対して偏光方向を制御して光を入射させる
が、記録媒体１０５との相互作用によって偏光が乱され
る。この乱れは記録媒体１０５表面の微細な光学的物性
の相違であるデータマークに依存するため、これを選択
的に検出することによって高コントラストな信号再生が
可能となる。これにより、より高密度な記録再生が可能
となる。
【００６３】このように偏光板を検出側に設けること
は、図示は略すが近視野光発生素子を近視野光顕微鏡の
プローブとして利用した場合にも同様の効果を奏する。
そして、顕微鏡の場合には高分解能化が可能となる。 （実施の形態７）図２１は本発明の実施の形態７に係る
近視野光発生素子を、近視野光顕微鏡のプローブに利用
したものを説明した図である。図２１（ａ）は側面図、
（ｂ）は開口の平面図である。図２１（ａ）では、カン
チレバー９２１がその先端付近にＳｉＯ2からなる三角
錐９２２を持ち、その先端がカンチレバー９２１に対し
て平行に切断されることによって光学的微小開口が形成
されている。（ｂ）において、入射光は図中左右方向の
直線偏光であり、その偏光方向９２８に略垂直な辺９２
４は、試料表面９２３からの高さ９２５が、頂点９２７
の試料表面９２３からの高さ９２６よりも低くなってい
る。前述のように本発明においては、近視野光は入射光
偏光９２８に略垂直な辺９２４に局在するが、本実施の
形態においてはこの部分が試料に近接する構成になって
いる。これによって分解能が向上し、信号強度、Ｓ／Ｎ
比も向上する。 （実施の形態８）図２２は本発明の実施の形態８に係る
近視野光発生素子を、近視野光顕微鏡のプローブに利用
したものを説明した図である。本実施の形態の構成は、
実施の形態７とほぼ同じであるが、相違は光学的微小開
口がカンチレバー９２１に対して９０度回転した配置に
なっている点と、入射光の偏光方向９２８が図中縦方向
になっている点である。偏光方向９２８に略垂直な辺９
３１は、試料表面９２３に対して傾斜する。この辺９３
１の左端９３２の試料表面９２３からの高さ９２５は、
右端９３３の高さ９２６よりも低い。前述のように近視
野光は、入射光偏光９２８に垂直な辺９３１付近に局在
するが、この近視野光分布のうち、左端９３２が右端９
３３よりも試料表面９２３に対して、より近接してい
る。近視野光は試料表面９２３に向けて空間的に指数関
数的に減衰するため、右端９３３付近の近視野光が試料
表面９２３と強く相互作用することは無い。左端９３２
付近の近視野光のみが試料表面９２３と相互作用する。
従来、光学的開口のサイズによって分解能が決定してい
たが、本発明により、開口のうちの一辺の長さによって
分解能が決定し、さらに本実施の形態においてはその一
辺のうちの一端によって分解能が決定する。このため、
さらなる高分解能化が可能となる。
は、図示は略すが近視野光発生素子を近視野光顕微鏡の
プローブとして利用した場合にも同様の効果を奏する。
そして、顕微鏡の場合には高分解能化が可能となる。 （実施の形態７）図２１は本発明の実施の形態７に係る
近視野光発生素子を、近視野光顕微鏡のプローブに利用
したものを説明した図である。図２１（ａ）は側面図、
（ｂ）は開口の平面図である。図２１（ａ）では、カン
チレバー９２１がその先端付近にＳｉＯ2からなる三角
錐９２２を持ち、その先端がカンチレバー９２１に対し
て平行に切断されることによって光学的微小開口が形成
されている。（ｂ）において、入射光は図中左右方向の
直線偏光であり、その偏光方向９２８に略垂直な辺９２
４は、試料表面９２３からの高さ９２５が、頂点９２７
の試料表面９２３からの高さ９２６よりも低くなってい
る。前述のように本発明においては、近視野光は入射光
偏光９２８に略垂直な辺９２４に局在するが、本実施の
形態においてはこの部分が試料に近接する構成になって
いる。これによって分解能が向上し、信号強度、Ｓ／Ｎ
比も向上する。 （実施の形態８）図２２は本発明の実施の形態８に係る
近視野光発生素子を、近視野光顕微鏡のプローブに利用
したものを説明した図である。本実施の形態の構成は、
実施の形態７とほぼ同じであるが、相違は光学的微小開
口がカンチレバー９２１に対して９０度回転した配置に
なっている点と、入射光の偏光方向９２８が図中縦方向
になっている点である。偏光方向９２８に略垂直な辺９
３１は、試料表面９２３に対して傾斜する。この辺９３
１の左端９３２の試料表面９２３からの高さ９２５は、
右端９３３の高さ９２６よりも低い。前述のように近視
野光は、入射光偏光９２８に垂直な辺９３１付近に局在
するが、この近視野光分布のうち、左端９３２が右端９
３３よりも試料表面９２３に対して、より近接してい
る。近視野光は試料表面９２３に向けて空間的に指数関
数的に減衰するため、右端９３３付近の近視野光が試料
表面９２３と強く相互作用することは無い。左端９３２
付近の近視野光のみが試料表面９２３と相互作用する。
従来、光学的開口のサイズによって分解能が決定してい
たが、本発明により、開口のうちの一辺の長さによって
分解能が決定し、さらに本実施の形態においてはその一
辺のうちの一端によって分解能が決定する。このため、
さらなる高分解能化が可能となる。
【００６４】実施の形態７，８は同様の構造が、近視野
光記録装置のヘッドにも利用可能である。 図２３は本
実施の形態の近視野光ヘッドの製造方法を示す。実施の
形態３において図１４で説明した製造方法と類似であ
り、同一部は同一符号を付けた。ステップＳ４０１にお
いて、４００ミクロン厚のＳｉ基板３１２の上面にプラ
ズマＣＶＤ法によって１５ミクロン厚のＳｉＯ2層３１
１を作製する。ステップＳ４０２において、フォトリソ
グラフィによりパターニングした三角形形状マスクを用
いて、等方性エッチングによって三角錐形状３１４を形
成する。次にステップＳ１００３においては三角錐形状
３１４にＡｌ膜１００１を製膜する。ステップＳ１００
４において、ＦＩＢによって三角錐の先端を切断し、開
口２０６を形成する。このとき、基板に対して平行では
なく斜めに切断することにより、実施の形態７，８で説
明した形状の開口を作製する。
光記録装置のヘッドにも利用可能である。 図２３は本
実施の形態の近視野光ヘッドの製造方法を示す。実施の
形態３において図１４で説明した製造方法と類似であ
り、同一部は同一符号を付けた。ステップＳ４０１にお
いて、４００ミクロン厚のＳｉ基板３１２の上面にプラ
ズマＣＶＤ法によって１５ミクロン厚のＳｉＯ2層３１
１を作製する。ステップＳ４０２において、フォトリソ
グラフィによりパターニングした三角形形状マスクを用
いて、等方性エッチングによって三角錐形状３１４を形
成する。次にステップＳ１００３においては三角錐形状
３１４にＡｌ膜１００１を製膜する。ステップＳ１００
４において、ＦＩＢによって三角錐の先端を切断し、開
口２０６を形成する。このとき、基板に対して平行では
なく斜めに切断することにより、実施の形態７，８で説
明した形状の開口を作製する。
【００６５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明による近視
野光発生素子は、入射光の波長以下の大きさを持つ光学
的微小開口に、入射光を照射することによって、近視野
光を発生させる近視野光発生素子において、微小開口の
輪郭のうち一ヶ所が、入射光の偏光方向と略直交してい
ることを特徴としている。
野光発生素子は、入射光の波長以下の大きさを持つ光学
的微小開口に、入射光を照射することによって、近視野
光を発生させる近視野光発生素子において、微小開口の
輪郭のうち一ヶ所が、入射光の偏光方向と略直交してい
ることを特徴としている。
【００６６】これにより、微小開口の輪郭のうち、入射
光の偏光方向と略直交する部分のみが大きな強度の近視
野光を発生させ、高い解像度と高い光効率が両立でき
る、という効果を奏する。
光の偏光方向と略直交する部分のみが大きな強度の近視
野光を発生させ、高い解像度と高い光効率が両立でき
る、という効果を奏する。
【００６７】また、近視野光発生素子において、輪郭が
多角形であり、その一辺が偏光方向と略直交することを
特徴としている。
多角形であり、その一辺が偏光方向と略直交することを
特徴としている。
【００６８】これにより、単純な形状のマスクを作製す
るだけで高性能な近視野光ヘッドが安価に製造できる。
さらに、開口輪郭のうち強い近視野光を発生させる部分
が一ヶ所になり、解像度向上が可能となる、という効果
を奏する。
るだけで高性能な近視野光ヘッドが安価に製造できる。
さらに、開口輪郭のうち強い近視野光を発生させる部分
が一ヶ所になり、解像度向上が可能となる、という効果
を奏する。
【００６９】また、近視野光発生素子において、輪郭が
三角形であり、その一辺が偏光方向と略直交することを
特徴としている。
三角形であり、その一辺が偏光方向と略直交することを
特徴としている。
【００７０】これにより、頂点が容易に形成される三角
錐形状をもとに微小開口を作製することができ、高い歩
留まりで安定した近視野光発生素子を作製することがで
きる、という効果を奏する。
錐形状をもとに微小開口を作製することができ、高い歩
留まりで安定した近視野光発生素子を作製することがで
きる、という効果を奏する。
【００７１】また、近視野光発生素子において、微小開
口が、光を透過する錐状ティップ先端に形成され、微小
開口の周辺部は遮光膜で覆われていることを特徴として
いる。
口が、光を透過する錐状ティップ先端に形成され、微小
開口の周辺部は遮光膜で覆われていることを特徴として
いる。
【００７２】これにより、リソグラフィで作製可能な構
造よりもより微細なサイズの微小開口を作製することが
できる、という効果を奏する。
造よりもより微細なサイズの微小開口を作製することが
できる、という効果を奏する。
【００７３】また、近視野光発生素子において、輪郭の
一辺が、入射光によってプラズモンを励起する材質から
成ることを特徴としている。
一辺が、入射光によってプラズモンを励起する材質から
成ることを特徴としている。
【００７４】これにより、発生する近視野光が微小開口
の一辺に強く局在するため、高Ｓ／Ｎで、高密度記録に
対応した近視野光発生素子となった、という効果を奏す
る。
の一辺に強く局在するため、高Ｓ／Ｎで、高密度記録に
対応した近視野光発生素子となった、という効果を奏す
る。
【００７５】また、材質が、金、銀、銅のいずれかを含
むことを特徴としている。
むことを特徴としている。
【００７６】これにより、容易な製造プロセスによって
高性能な近視野光発生素子が製造できる、という効果を
奏する。
高性能な近視野光発生素子が製造できる、という効果を
奏する。
【００７７】また、輪郭のうちの、偏光方向と略直交し
ている一ヶ所の長さが、開口の偏光と垂直方向の幅より
も短いことを特徴としている。
ている一ヶ所の長さが、開口の偏光と垂直方向の幅より
も短いことを特徴としている。
【００７８】これにより、偏光方向のみならず、それと
直交する方向にも高い分解能を持つ近視野光発生素子が
実現できる、という効果を奏する。
直交する方向にも高い分解能を持つ近視野光発生素子が
実現できる、という効果を奏する。
【００７９】また、光ヘッドと、光源と、記録媒体と、
光ヘッドが記録媒体表面を走査する手段と、光源からの
入射光を前記光ヘッドへ導く光入射手段と、光ヘッドが
記録媒体表面と近視野光を介して相互作用した結果発生
した散乱光を検出する光検出手段と、を含む近視野光記
録装置において、光入射手段が入射光の偏光を保持ある
いは制御する手段を含み、光ヘッドが上に述べたいずれ
かに記載の近視野光発生素子であることを特徴とする近
視野光記録装置としている。
光ヘッドが記録媒体表面を走査する手段と、光源からの
入射光を前記光ヘッドへ導く光入射手段と、光ヘッドが
記録媒体表面と近視野光を介して相互作用した結果発生
した散乱光を検出する光検出手段と、を含む近視野光記
録装置において、光入射手段が入射光の偏光を保持ある
いは制御する手段を含み、光ヘッドが上に述べたいずれ
かに記載の近視野光発生素子であることを特徴とする近
視野光記録装置としている。
【００８０】これにより、開口輪郭のうち強い近視野光
を発生させる部分が一ヶ所になり、解像度向上が可能と
なる。また、簡単な方法で安価に高性能な近視野光ヘッ
ドが製造できる。また、データストレージ装置において
高密度記録と高転送速度が両立する、という効果を奏す
る。
を発生させる部分が一ヶ所になり、解像度向上が可能と
なる。また、簡単な方法で安価に高性能な近視野光ヘッ
ドが製造できる。また、データストレージ装置において
高密度記録と高転送速度が両立する、という効果を奏す
る。
【００８１】また、光プローブと、光源と、光源からの
入射光を光プローブへ導く光入射手段と、光プローブが
試料表面と近視野光を介して相互作用した結果発生した
散乱光を検出する光検出手段と、を含む近視野光顕微鏡
において、光入射手段が入射光の偏光を保持あるいは制
御する手段を含み、光プローブが上述したいずれかに記
載の近視野光発生素子であることを特徴とする近視野光
顕微鏡としている。
入射光を光プローブへ導く光入射手段と、光プローブが
試料表面と近視野光を介して相互作用した結果発生した
散乱光を検出する光検出手段と、を含む近視野光顕微鏡
において、光入射手段が入射光の偏光を保持あるいは制
御する手段を含み、光プローブが上述したいずれかに記
載の近視野光発生素子であることを特徴とする近視野光
顕微鏡としている。
【００８２】これにより、微小開口の輪郭のうち、入射
光の偏光方向と略直交する部分のみが大きな強度の近視
野光を発生させ、高い解像度と高い光効率が両立でき
る。顕微鏡の高解像度と高Ｓ／Ｎ比が実現される。簡単
な方法で安価に高性能な近視野光プローブが製造でき
る、という効果を奏する。
光の偏光方向と略直交する部分のみが大きな強度の近視
野光を発生させ、高い解像度と高い光効率が両立でき
る。顕微鏡の高解像度と高Ｓ／Ｎ比が実現される。簡単
な方法で安価に高性能な近視野光プローブが製造でき
る、という効果を奏する。
【００８３】また、光検出手段が、偏光光学素子を含む
ことを特徴としている。
ことを特徴としている。
【００８４】これにより、記録媒体あるいは試料表面の
微細な光学的物性の分布を、偏光への乱れという形で検
出することができ、より高密度な記録装置あるいは高分
解能な顕微鏡が実現できる、という効果を奏する。
微細な光学的物性の分布を、偏光への乱れという形で検
出することができ、より高密度な記録装置あるいは高分
解能な顕微鏡が実現できる、という効果を奏する。
【００８５】また、微小開口輪郭のうちの、入射光の偏
光方向と略直交している一ヶ所が、光プローブにおい
て、輪郭の他の部分よりもより先端側に位置しているこ
とを特徴としている。
光方向と略直交している一ヶ所が、光プローブにおい
て、輪郭の他の部分よりもより先端側に位置しているこ
とを特徴としている。
【００８６】これにより、発生する近視野光を試料表面
に更に近接させることができ、高分解能な顕微鏡が実現
できる、という効果を奏する。
に更に近接させることができ、高分解能な顕微鏡が実現
できる、という効果を奏する。
【００８７】また、微小開口輪郭のうちの、入射光の偏
光方向と略直交している一ヶ所と、それに対向する部分
とを結ぶ線が、光プローブにおいて、光プローブの先端
方向と略直交することを特徴としている。
光方向と略直交している一ヶ所と、それに対向する部分
とを結ぶ線が、光プローブにおいて、光プローブの先端
方向と略直交することを特徴としている。
【００８８】これにより、もともと局在化している近視
野光のうち、さらに一部のみを利用することができ、更
なる高分解能な顕微鏡が実現できる、という効果を奏す
る。
野光のうち、さらに一部のみを利用することができ、更
なる高分解能な顕微鏡が実現できる、という効果を奏す
る。
【図１】本実施の形態１の情報記録再生装置の構成を説
明した図である。
明した図である。
【図２】本実施の形態１に係る情報記録再生装置の導波
路と近視野光ヘッドについて説明した図である。
路と近視野光ヘッドについて説明した図である。
【図３】本実施の形態１に係る情報記録再生装置の光ヘ
ッドのうち、底面の微小開口付近を示した図である。
ッドのうち、底面の微小開口付近を示した図である。
【図４】本実施の形態１にかかる光ヘッドの断面と底面
を示した図である。
を示した図である。
【図５】本実施の形態１にかかる光ヘッドが、記録媒体
表面のデータマークの上方を走査する状態を示した図で
ある。
表面のデータマークの上方を走査する状態を示した図で
ある。
【図６】（ａ）は従来の円形微小開口２３１を、（ｂ）
は本発明による三角形微小開口を、（ｃ）は両者の形状
とサイズの比較を示す図である。
は本発明による三角形微小開口を、（ｃ）は両者の形状
とサイズの比較を示す図である。
【図７】図６の微小開口の真下２０ｎｍにおける電場エ
ネルギー分布を示す図である。
ネルギー分布を示す図である。
【図８】図７（ａ），（ｂ）のそれぞれにおいての線分
Ａ−Ａ’上のプロファイルを重ねて表示した図である。
Ａ−Ａ’上のプロファイルを重ねて表示した図である。
【図９】本実施の形態１に係る情報記録再生装置の光ヘ
ッドの製造方法を示す図である。
ッドの製造方法を示す図である。
【図１０】三角形以外の形状の微小開口を示す図であ
る。
る。
【図１１】本発明の実施の形態２に係る情報記録再生装
置の構成図である。
置の構成図である。
【図１２】本発明の実施の形態３に係る情報記録再生装
置に使われる近視野光ヘッドのうち、底面の微小開口付
近を示した図である。
置に使われる近視野光ヘッドのうち、底面の微小開口付
近を示した図である。
【図１３】図１２に示した微小開口の平面図である。
【図１４】近視野光ヘッドの製造方法を示す図である。
【図１５】本発明の実施の形態４に係る近視野光プロー
ブの概略図である。
ブの概略図である。
【図１６】本発明の実施の形態４に関わる近視野光プロ
ーブを搭載した走査型プローブ顕微鏡を示す構成図であ
る。
ーブを搭載した走査型プローブ顕微鏡を示す構成図であ
る。
【図１７】本発明の実施の形態４の近視野光プローブ１
０００の製造方法を説明した図である。
０００の製造方法を説明した図である。
【図１８】本発明の実施の形態４の近視野光プローブ１
０００の製造方法を説明した図である。
０００の製造方法を説明した図である。
【図１９】本発明の実施の形態５に係る近視野光プロー
ブの微小開口の形状を示す図である。
ブの微小開口の形状を示す図である。
【図２０】本発明の実施の形態６に係る近視野光発生素
子をヘッドとして利用した近視野光記録装置の構成を説
明した図である。
子をヘッドとして利用した近視野光記録装置の構成を説
明した図である。
【図２１】本発明の実施の形態７に係る近視野光発生素
子を、近視野光顕微鏡のプローブに利用したものを説明
した図である。
子を、近視野光顕微鏡のプローブに利用したものを説明
した図である。
【図２２】本発明の実施の形態８に係る近視野光発生素
子を、近視野光顕微鏡のプローブに利用したものを説明
した図である。
子を、近視野光顕微鏡のプローブに利用したものを説明
した図である。
【図２３】本実施の形態の近視野光ヘッドの製造方法を
示す図である。
示す図である。
１０１ レーザー
１０２ レンズ
１０３ 光導波路
１０４ 近視野光ヘッド
１０５ 記録媒体
１０６ 受光ヘッド
１０７ サスペンションアーム
１０８ フレクシャー
１０９ サスペンションアーム
１１０ 回路系
１１１ 開口基板
１１２ 記録媒体回転方向
２０１ コア
２０２ クラッド
２０３ ミラー面
２０４ エアベアリングサーフェス
２０５ マイクロレンズ
２０６ 微小開口
２１０ ミラー基板
２１１ 三角錐
２２１ データマーク
２２２ 偏光方向
２３１ 円形微小開口
２３２ 三角形微小開口
２４１ 円形微小開口の場合のエネルギープロファイル
２４２ 三角形微小開口の場合のエネルギープロファイ
ル ２５１ 偏光に対して垂直な部分 ２５２ 偏光に対して垂直な部分 ３０１ 平行光 ３０２ ミラー ３１１ ＳｉＯ2層 ３１２ Ｓｉ基板 ３１３ ＳｉＯ2層 ３１４ 三角錐形状 ３１７ Ａｌ膜 ４１１ Ａｌ遮光膜 ４１２ Ａｇ膜 ４１３ Ａｌ膜 ６０１ 光源 ６０２ レンズ ６０３ 光ファイバ ６０４ レーザ発振器 ６０５ ミラー ６０６ 光電変換部 ６０７ サーボ機構 ６０８ コンピュータ ６０９ 光検出部 ６１０ 試料 ６１１ プリズム ６１２ 微動機構 ６１３ 粗動機構 ６１４ レンズ ７０１ チップ ７０２ レバー ７０３ 基部 ７０４ 遮光膜 ７０５ 微小開口 ８０１ 透明体 ８０２ 基板 ８０３ マスク材 ８０４ チップ用マスク ８０５ レバー用マスク ９０１ 入射光偏光２２２に対して略直交する部分の長
さ ９０２ 開口の縦幅 ９０３ 近視野光分布 ９１１ 偏光板 ９２１ カンチレバー ９２２ ＳｉＯ2からなる三角錐 ９２３ 試料表面 ９２４ 入射光偏光９２８に略垂直な辺 ９２５ 試料表面９２３からの高さ ９２６ 試料表面９２３からの高さ ９２７ 頂点 ９２８ 偏光方向 ９３１ 偏光方向９２８に略垂直な辺 ９３２ 左端 ９３３ 右端 ９９９ 入射光 １０００ 近視野光プローブ １００１ Ａｌ膜 ２００００ 走査型プローブ顕微鏡 Ｓ３０１〜Ｓ３０４，Ｓ１００３，Ｓ１００４ 光ヘッ
ドの製造方法ステップ
ル ２５１ 偏光に対して垂直な部分 ２５２ 偏光に対して垂直な部分 ３０１ 平行光 ３０２ ミラー ３１１ ＳｉＯ2層 ３１２ Ｓｉ基板 ３１３ ＳｉＯ2層 ３１４ 三角錐形状 ３１７ Ａｌ膜 ４１１ Ａｌ遮光膜 ４１２ Ａｇ膜 ４１３ Ａｌ膜 ６０１ 光源 ６０２ レンズ ６０３ 光ファイバ ６０４ レーザ発振器 ６０５ ミラー ６０６ 光電変換部 ６０７ サーボ機構 ６０８ コンピュータ ６０９ 光検出部 ６１０ 試料 ６１１ プリズム ６１２ 微動機構 ６１３ 粗動機構 ６１４ レンズ ７０１ チップ ７０２ レバー ７０３ 基部 ７０４ 遮光膜 ７０５ 微小開口 ８０１ 透明体 ８０２ 基板 ８０３ マスク材 ８０４ チップ用マスク ８０５ レバー用マスク ９０１ 入射光偏光２２２に対して略直交する部分の長
さ ９０２ 開口の縦幅 ９０３ 近視野光分布 ９１１ 偏光板 ９２１ カンチレバー ９２２ ＳｉＯ2からなる三角錐 ９２３ 試料表面 ９２４ 入射光偏光９２８に略垂直な辺 ９２５ 試料表面９２３からの高さ ９２６ 試料表面９２３からの高さ ９２７ 頂点 ９２８ 偏光方向 ９３１ 偏光方向９２８に略垂直な辺 ９３２ 左端 ９３３ 右端 ９９９ 入射光 １０００ 近視野光プローブ １００１ Ａｌ膜 ２００００ 走査型プローブ顕微鏡 Ｓ３０１〜Ｓ３０４，Ｓ１００３，Ｓ１００４ 光ヘッ
ドの製造方法ステップ
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(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 セ
イコーインスツルメンツ株式会社内
(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 セ
イコーインスツルメンツ株式会社内
(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 セ
イコーインスツルメンツ株式会社内
(72)発明者 新輪 隆
千葉県千葉市美浜区中瀬１丁目８番地 セ
イコーインスツルメンツ株式会社内
(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 セ
イコーインスツルメンツ株式会社内
Ｆターム(参考） 5D119 AA02 AA11 AA22 AA38 AA43
BA01 BB04 BB10 CA06 EC35
FA02 JA34 JA36 JA43 JA45
JA46 JA64 MA05 MA06 NA05
Claims (13)
- 【請求項１】 入射光の波長以下の大きさを持つ光学的
微小開口を有し、前記微小開口に、前記入射光を照射す
ることによって、近視野光を発生させる近視野光発生素
子において、前記微小開口の輪郭のうち一ヶ所が、前記
入射光の偏光方向と略直交していることを特徴とする近
視野光発生素子。 - 【請求項２】 前記輪郭が多角形であり、その一辺が前
記偏光方向と略直交することを特徴とする請求項１に記
載の近視野光発生素子。 - 【請求項３】 前記輪郭が三角形であり、その一辺が前
記偏光方向と略直交することを特徴とする請求項１に記
載の近視野光発生素子。 - 【請求項４】 前記微小開口が、光を透過する錐状ティ
ップ先端に形成され、前記微小開口の周辺部は遮光膜で
覆われていることを特徴とする請求項１から３のいずれ
かに記載の近視野光発生素子。 - 【請求項５】 前記輪郭の一辺が、前記入射光によって
プラズモンを励起する材質から成ることを特徴とする請
求項１から４のいずれかに記載の近視野光発生素子。 - 【請求項６】 前記材質が、金、銀、銅のいずれかを含
むことを特徴とする請求項５に記載の近視野光発生素
子。 - 【請求項７】 前記輪郭のうちの、前記偏光方向と略直
交している前記一ヶ所の長さが、前記開口の前記偏光と
垂直方向の幅よりも短いことを特徴とする請求項１から
６のいずれかに記載の近視野光発生素子。 - 【請求項８】 光ヘッドと、 光源と、 記録媒体と、 前記光ヘッドが前記記録媒体表面を走査する手段と、 前記光源からの入射光を前記光ヘッドへ導く光入射手段
と、 前記光ヘッドが前記記録媒体表面と近視野光を介して相
互作用した結果発生した散乱光を検出する光検出手段
と、を含む近視野光記録装置において、 前記光入射手段が前記入射光の偏光を保持あるいは制御
する手段を含み、前記光ヘッドが請求項１から７のいず
れかに記載の近視野光発生素子であることを特徴とする
近視野光記録装置。 - 【請求項９】 光プローブと、 光源と、 前記光源からの入射光を前記光プローブへ導く光入射手
段と、 前記光プローブが試料表面と近視野光を介して相互作用
した結果発生した散乱光を検出する光検出手段と、を含
む近視野光顕微鏡において、 前記光入射手段が前記入射光の偏光を保持あるいは制御
する手段を含み、前記光プローブが請求項１から７のい
ずれかに記載の近視野光発生素子であることを特徴とす
る近視野光顕微鏡。 - 【請求項１０】 前記光検出手段が、偏光光学素子を含
むことを特徴とする請求項８に記載の近視野光記録装
置。 - 【請求項１１】 前記光検出手段が、偏光光学素子を含
むことを特徴とする請求項９に記載の近視野光顕微鏡。 - 【請求項１２】 前記微小開口輪郭のうちの、前記入射
光の偏光方向と略直交している一ヶ所が、前記光プロー
ブにおいて、前記輪郭の他の部分よりもより先端側に位
置していることを特徴とする請求項９あるいは１１に記
載の近視野光顕微鏡。 - 【請求項１３】 前記微小開口輪郭のうちの、前記入射
光の偏光方向と略直交している一ヶ所と、それに対向す
る部分とを結ぶ線が、前記光プローブにおいて、前記光
プローブの先端方向と略直交することを特徴とする請求
項９あるいは１１に記載の近視野光顕微鏡。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002092276A JP4024570B2 (ja) | 2001-04-17 | 2002-03-28 | 近視野光発生素子、近視野光記録装置、および近視野光顕微鏡 |
| EP02252636A EP1251383B1 (en) | 2001-04-17 | 2002-04-15 | Near-field light-generating element, near-field optical recording device, and near-field optical microscope |
| US10/124,355 US7034277B2 (en) | 2001-04-17 | 2002-04-16 | Near-field light-generating element for producing localized near-field light, near-field optical recording device, and near-field optical microscope |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001118543 | 2001-04-17 | ||
| JP2001-118543 | 2001-04-17 | ||
| JP2002092276A JP4024570B2 (ja) | 2001-04-17 | 2002-03-28 | 近視野光発生素子、近視野光記録装置、および近視野光顕微鏡 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003004622A true JP2003004622A (ja) | 2003-01-08 |
| JP4024570B2 JP4024570B2 (ja) | 2007-12-19 |
Family
ID=26613710
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002092276A Expired - Fee Related JP4024570B2 (ja) | 2001-04-17 | 2002-03-28 | 近視野光発生素子、近視野光記録装置、および近視野光顕微鏡 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US7034277B2 (ja) |
| EP (1) | EP1251383B1 (ja) |
| JP (1) | JP4024570B2 (ja) |
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| WO2008156028A1 (ja) * | 2007-06-21 | 2008-12-24 | Seiko Instruments Inc. | 近接場光ヘッド及び情報記録再生装置 |
| WO2009044842A1 (ja) * | 2007-10-04 | 2009-04-09 | Seiko Instruments Inc. | 近接場光ヘッド及び情報記録再生装置 |
| JP2009129489A (ja) * | 2007-11-21 | 2009-06-11 | Seiko Instruments Inc | 情報記録再生装置 |
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| KR100989516B1 (ko) * | 2008-07-01 | 2010-10-25 | 주식회사 디에스엘시디 | 발광다이오드 패키지 및 이를 이용하는 백라이트 유닛 |
| US7936531B2 (en) | 2008-11-07 | 2011-05-03 | Tdk Corporation | Thermally assisted magnetic head having an asymmetric plasmon antenna and manufacturing method thereof |
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| JP2016161548A (ja) * | 2015-03-05 | 2016-09-05 | 国立大学法人京都大学 | 探針の製造方法及び探針 |
Families Citing this family (9)
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|---|---|---|---|---|
| EP1816642B1 (en) * | 1998-11-09 | 2009-10-21 | Seiko Instruments Inc. | Near-field optical head and method for manufacturing same |
| JP3793430B2 (ja) * | 2001-07-18 | 2006-07-05 | 株式会社日立製作所 | 近接場光を用いた光学装置 |
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