JP2007078677A - 開口作製方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 チップ先端部から遮光膜を完全に除去し、しかも製造歩留まりの向上が可能な開口作製方法を提供する。
【課題手段】 錐状あるいは錐台状に形成されたチップの先端に光学的な開口を作製する開口作製方法であって、前記チップと該チップの近傍に配置されて尾根状に形成されたストッパーと少なくとも前記チップ上に形成された遮光膜とからなる被開口形成体のうち、前記チップの先端部に形成されている前記遮光膜を塑性変形させる第１の工程と、塑性変形させて残った前記遮光膜をエッチングして除去し、前記チップの先端に光学的な開口部を形成する第２の工程とからなることを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

この発明は、光学的な開口を作製する開口作製方法、特に近接場光を照射、検出する近接場光デバイスに用いる開口作製方法に関する。

光を利用した装置は、記録、加工、観察の分野で実用化されている。記録装置では大容量を記憶する光ストレージ、加工装置では半導体メモリやＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ−Ｅｌｅｃｔｒｏ−ＭｅｃｈａｎｉｃＡｌ Ｓｙｓｔｅｍ）を作製するための光リソグラフィー装置、観察装置では微細な領域を観察するための顕微鏡などが代表的である。これら光を利用した記録、加工、観察装置は、今後ますます取扱う対象領域を微細化し、高精度化することが求められている。これまでの光によって微細領域を取扱う装置は、高ＮＡ化されたマイクロレンズによる集光や短波長の青紫色半導体レーザを使用して高分解能化が図られてきたが、限界に近づいているのが現実である。そこで、マイクロレンズによる集光や、光の回折限界に依らず１００ｎｍ以下の高分解能を実現できる近接場光を利用した光学技術が開発、実用化されてきている。

実際に近接場光を利用した技術としては、近接場光を発現する光プローブと試料表面の間に生じる相互作用を観察対象とすることで、試料表面の微小領域の観察を可能にした走査型近接場光学顕微鏡（ＳＮＯＭ）がある。走査型近接場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近接場光を発現させ試料の表面に照射する。先鋭化された光ファイバーは遮光膜で被覆されており、先端部の遮光膜には導入される光の波長の回折限界以下となる直径１００ｎｍ以下程度の開口が形成され光プローブとなる。プローブ先端に形成された開口と試料間の距離は、走査型プローブ顕微鏡（ＳＰＭ）と同様な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、試料上での近接場光のスポット径は、開口の大きさとほぼ同等となる。したがって、試料表面に照射する近接場光を走査することで、開口サイズを分解能とした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。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接場光を生成し、その近接場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記録装置としての応用も可能である。

上記のような近接場光を利用した記録、加工、観察装置においては、近接場光発現部となる光学的な開口の形成が最も重要となる。光学的な開口の作製方法の一つには、特許文献１に開示されている方法がある。図７は特許文献１に開示された開口作製方法の概略図である。

図７（ａ）は近接場光プローブとなる錐状チップ７０１が形成されたワーク７００の概略図である。ワーク７００は、基板７０６上に形成された透明層７０７と、透明層７０７の上に形成され、この透明層７０７と同じかまたは異なる材質で形成された光透過率の高い錐状のチップ７０１および尾根状のストッパー７０８と、チップ７０１、ストッパー７０８および透明層７０７の上に形成された遮光膜７０２とからなる。チップ７０１の高さＨ１は、数１０μｍ以下であり、ストッパー７０８の高さＨ２は数１０μｍ以下である。高さＨ１と高さＨ２の差は、１０００ｎｍ以下である。チップ７０１とストッパー７０８の間隔は、数ｍｍ以下である。また、遮光膜７０２の厚さは材質によって異なるが、数１０ｎｍから数１００ｎｍである。

図７（ｂ）は、チップ７０１先端に力を加える方法を示している。ワーク７００の上に、チップ７０１および少なくともストッパー７０８の一部を覆い、かつ、少なくともチップ７０１およびストッパー７０８側が平面である板７０９を載せ、さらに板７０９の上には、押し込み用具７１０が載せてある。押し込み用具７１０にチップ７０１の中心軸方向に力Ｆを加えることによって、板７０９がチップ７０１に向かって移動することでチップ７０１上の遮光膜７０２を塑性変形させている。チップ７０１と板７０９との接触面積に比べて、ストッパー７０８と板７０９との接触面積は、数１００〜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７０８によって分散され、結果として板７０の変位量は小さくなる。板７０９の変位量が小さいため、遮光膜７０２が受ける塑性変形量は非常に小さい。また、チップ７０１およびストッパー７０８は、非常に小さな弾性変形を受けるのみである。

図７（ｃ）は、力Ｆを加えた後に、板７０９および押し込み用具７１０を取り除いた状態のチップ７０１先端を示した図である。遮光膜７０２の塑性変形量が非常に小さく、チップ７０１およびストッパー７０８が弾性変形領域でのみ変位しているため、チップ７０１の先端に開口７０３が形成されている。開口７０３の大きさは、数ｎｍからチップ７０１を通過する光波長の回折限界程度の大きさである。

上記の方法によれば、板７０９の変位によりチップ７０１先端の遮光膜７０２を塑性変形させ開口７０３を作製することが可能である。このとき、同一形状のチップ７０１に対して板７０９により同一の力Ｆで遮光膜７０２を塑性変形すれば、チップ７０１先端には上方から見た突出面積が同一である開口７０３を作製することが可能となる。

図８は特許文献２に開示された方法で作製したヘッド８００の断面図である。ヘッド８００は、透明基板８０７の表面に錐台状チップ８０１とスライダー８１１を有す。錐台状のチップ８０１は側面が遮光膜８０２で覆われている。チップ８０１先端には開口８０３が形成されている。スライダー８１１の表面はＡＢＳ（Ａｉｒ ＢｅＡｒｉｎｇ Ｓｕｒｆａｃｅ）８１２であり、回転する記録媒体表面にヘッド８００を近接させた時に発生する空気浮上力を受け、この浮上力とヘッド８００にかけられた荷重とのバランスにより、ヘッド８００が記録媒体表面から一定の微小な距離だけ離れて浮上する。

この方法で作製したヘッド８００は、開口８０３がＡＢＳ８１２よりもΔＨだけ突出している。近接場光は開口８０３から記録媒体に向けて発生し、その強度は開口８０３からの距離に強く依存して指数関数的に減衰する。また、近接場光の空間的広がりも、開口８０３からの距離に依存し、距離が大きくなるにつれて広がりも大きくなる。したがって、ヘッド８００はＡＢＳ８１２の浮上量よりも開口８０３の浮上量を小さくし、高分解能と高ＳＮ比を実現している。このヘッド８００が有した開口８０３は特許文献１に示した塑性変形方法により作製することができる。

図９は特許文献３で開示された開口９０３の概略図である。図９（ａ）は形状が三角錐台であるチップ９０１の概略図であり、チップ９０１先端には三角開口９０３が形成されている。なお、図９（ａ）は、遮光膜９０２で覆う前のチップ９０１の様子を示す図である。チップ９０１の一つの側面にはＡｕ膜９１３が形成され、その上から遮光膜９０２のＡｌを被覆している。Ａｕ膜９１３は入射光によってプラズモンを励起する材質であり、このほかにＡｇ膜、Ｃｕ膜を成膜しても良い。図９（ｂ）はチップ９０１の三角開口９０３の概略図である。図９（ｂ）に示すように三角開口９０３の輪郭の一辺はＡｕ膜９１３となる。したがって、発生する近接場光が三角開口９０３の一辺に強く局在するため、高いＳＮ比で高密度記録に対応した近接場光発生素子を作製することができる。この三角開口９０３は特許文献１に示した塑性変形方法により作製することができる。
特開２００２−７１５４５号公報（第３頁、図２） 特開２００３−４６２２号公報（第５０頁、図１２） 特開２００４−１７８６６３号公報（第６頁、図１）

しかしながら、特許文献１に示す方法においては開口７０３の作製時に遮光膜７０２を錐状のチップ７０１先端から完全に除去することができない。その様子を示したものが図１０であり、図１０（ａ）〜図１０（ｃ）には、同一形状であり上方から見た開口７０３の面積が同一となっているチップ７０１先端の３例が示されている。この例から示されるように、開口７０３の表面には遮光膜残滓７０４が付着しており、その付着の仕方には大きな個体差がある。この状態では、上方から見た開口７０３の面積が同一であったとしても、個々の開口７０３で近接場光のエネルギー量および表面における近接場光のエネルギー分布に大きなばらつきが発生してしまう。また、開口７０３に発現する近接場光のエネルギーが大きく減少し、近接場光プローブのＳＮ比が低下するという問題が起こる。さらに、板７０９とチップ７０１が接触することによりチップ７０１の先端が破損するという問題も発生する。

また、図８に示したヘッド８００を作製するにはチップ８０１の形状を錐台状にする必要がある。これは、ＡＢＳ８１２からのチップ８０１先端の高さを高精度に決定するためである。チップ８０１先端の高さを制御するには基板表面を残し、この表面を基準としてチップ８０１を作製せねばならないため、チップ８０１先端を先鋭化させることができない。図１１は遮光膜８０２を特許文献１に記載の方法により塑性変形した後の錐台状のチップ８０１の概略図である。チップ８０１が錐状である場合より錐台状である方が先端から遮光膜８０２が除去されにくく、頂面に遮光膜残滓８０４が付着しやすい。この結果、上記と同様の問題が発生する。

さらに、図９に示した三角開口９０３を作製するためには、三角錐台状のチップ９０１の一つの側面にＡｕ膜９１３、Ａｇ膜、Ｃｕ膜のいずれかの金属膜を成膜する必要がある。しかしながら、真空蒸着装置を用いて斜方蒸着により金属膜を成膜すると、チップ９０１の頂面まで金属膜で覆われることとなる。図１２は三角錐台状のチップ９０１の概略図である。特許文献１に記載の方法で遮光膜９０２および金属膜を塑性変形し開口９０３を形成しようとすると、チップ９０１先端に遮光膜残滓９０４が付着するのに加え、延性の大きい金属膜は薄く延びるだけで完全に除去することが非常に難しい。この結果、上記と同様の問題が発生する上に三角開口９０３の輪郭の一辺を金属膜にするという構造自体を実現できない。

そこで本発明は上記問題点を鑑み、開口の表面から遮光膜を完全に除去しチップ先端を露出させ、チップ形状が同一である場合には形状にばらつきのない開口を作製する方法を提供する。さらに、チップ先端の破損を防止し開口作製時の歩留まりを向上させることを目的とする。

本発明は、錐状あるいは錐台状に形成されたチップの先端に光学的な開口を作製する開口作製方法であって、前記チップと該チップの近傍に配置されて尾根状に形成されたストッパーと少なくとも前記チップ上に形成された遮光膜とからなる被開口形成体のうち、前記チップの先端部に形成されている前記遮光膜を塑性変形させる第１の工程と、塑性変形させて残った前記遮光膜をエッチングして除去し、前記チップの先端に光学的な開口部を形成する第２の工程と、からなることを特徴とする。

前記第１の工程は、前記被開口形成体に対して前記チップ及び前記ストッパーの少なくとも一部を覆うように板材を載置し、該板材に所定の加重を加えて前記板材のしなりを用いることにより、前記遮光膜に覆われた前記チップの先端部分の前記遮光膜を塑性変形させて前記チップ先端部を突出させる工程からなることを特徴とする。

もしくは、前記第１の工程は、前記被開口形成体に対して前記チップ及び前記ストッパーの少なくとも一部を覆うように板材を載置し、該板材に所定の加重を加えて前記板材のしなりを用いることにより、前記遮光膜に覆われた前記チップの先端部分の前記遮光膜を塑性変形させ、前記チップ先端部の前記遮光膜を薄くする工程からなることを特徴とする。

また、前記第２の工程は、前記チップ先端部に付着した前記遮光膜もしくは前記遮光膜残滓をドライエッチングもしくはウェットエッチングにより除去する工程からなることを特徴とする。
また、前記第２の工程は、複数個の前記チップに対し前記チップ先端部に形成されている前記遮光膜を塑性変形させて残った前期遮光膜を、同時にエッチングすることを特徴とする。
また、前記ドライエッチングにより除去する工程は、イオンミリング又はスパッタで行うことを特徴とする。
また、前記ドライエッチングにより除去する工程は、Ａｒイオンで除去することを特徴とする。

本発明によれば、前記被開口形成体に対して前記チップ及び前記ストッパーの少なくとも一部を覆うように板材を載置し、該板材に所定の加重を加えて前記板材のしなりを用いることにより、前記遮光膜に覆われた前記チップの先端部分の前記遮光膜を塑性変形させて前記チップ先端部を突出させる前記第一の工程と、前記チップ先端部に付着した前記遮光膜もしくは前記遮光膜残滓をドライエッチングもしくはウェットエッチングにより除去する第二の工程を併し光学的な開口を作製することで、前記チップの形状が同一である場合において、前記開口の形状を同一にすることができ、近接場光のエネルギー量と表面における近接場光のエネルギー布を制御した前記開口を作製することができる。また、前記開口に発現する近接場光のエネルギーを大きくし、ＳＮ比を向上させることができる。

また、前記被開口形成体に対して前記チップ及び前記ストッパーの少なくとも一部を覆うように板材を載置し、該板材に所定の加重を加えて前記板材のしなりを用いることにより、前記遮光膜に覆われた前記チップの先端部分の前記遮光膜を塑性変形させて前記チップ先端部を突出させる前記第一の工程と、前記チップ先端部に付着した前記遮光膜もしくは前記遮光膜残滓をドライエッチングもしくはウェットエッチングにより除去する第二の工程を併用し光学的な開口を作製することで、前記チップの形状が同一である場合において、前記開口の形状を同一にすることができ、近接場光のエネルギー量と表面における近接場光のエネルギー分布を制御した前記開口を作製することができる。また、前記開口に発現する近接場光のエネルギーを大きくし、ＳＮ比を向上させることができる。さらに、前記チップを破損させる可能性を無くし、前記開口作製工程の歩留まりを向上させることができる。

第二の工程がドライエッチングであるときは、微細領域にある前記開口部の遮光膜もしくは遮光膜残滓を良好に除去でき、エッチング量の制御を容易にすることができる。第二の工程がウェットエッチングであるときは、簡便な設備でできるためコストを小さくし、バッチ処理を可能にすることができる。
また、複数個の前記チップを用いて前記エッチングを行う場合は、前記チップを大量に生産することが可能でコストが削減できる。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における光学的な開口の作製方法の概略図である。１０１はチップ、１０２は遮光膜、１０３は開口、１０４は遮光膜残滓、１０５はＡｒ（アルゴン）プラズマを示す。

まず、近接場光プローブとなるチップ１０１先端の遮光膜１０２を塑性変形し開口１０３を形成する。このチップ１０１先端の遮光膜１０２の塑性変形方法は特許文献１に記載の方法であり、本明細書の「背景技術」において図７を用いて概略を説明している。遮光膜１０２にはＡｌを使用し、厚さは３００ｎｍである。この方法によればストッパー７０８によって板７０９の変位量を良好に制御することができ、かつ、板７０９の変位量を非常に小さくできる。したがって、遮光膜１０２を微量に塑性変形しチップ１０１先端に微小な開口１０３を作製することができる。図１（ａ）は、特許文献１に記載の方法により遮光膜１０２を塑性変形した後のチップ１０１先端の概略図である。図１（ａ）に示すように、チップ１０１先端の開口１０３の表面には、遮光膜残滓１０４が付着したままとなっている。これでは、発現する近接場光のエネルギーを著しく減少させＳＮ比の低下を招いてしまう。また、遮光膜残滓１０４の付着の仕方は個々のチップ１０１で違いがあり非常に個体差が大きい。この状態であると、基板側から光を入射し開口１０３から近接場光を発生させた場合に、近接場光エネルギーや近接場光の分布に大きくばらつきが生じてしまう。

図１（ｂ）は図１（ａ）のチップ１０１にＡｒプラズマ１０５を照射している際のチップ１０１先端の概略図である。図１（ｃ）はチップ１０１にＡｒプラズマ１０５を照射した後のチップ１０１先端の概略図である。Ａｒプラズマを照射する装置として、Ａｒイオンミリング装置を使用している。Ａｒイオンミリング装置によるエッチング量は、プラズマのエネルギーや照射時間により容易に制御することができる。Ａｒプラズマをチップ１０１に照射すると、先端に付着した遮光膜残滓１０４はエッチングされ除去される。したがって、チップ１０１先端を遮光膜１０２から完全に露出させ開口１０３を作製することができる。つまり、それぞれ異なる遮光膜残滓１０４が付着したチップ１０１先端を、同一の開口１０３に統一することができる。

図１（ａ）のチップ１０１先端では、遮光膜残滓１０４の厚さが遮光膜１０２の厚さよりも極めて小さくなっており、その比は５０分の１以下である。したがって、遮光膜残滓１０４を除去する程度のエッチング量では遮光膜１０２の厚さにほとんど影響を与えることがない。以上の方法によれば、チップ１０１先端が遮光膜残滓１０４に覆われず、遮光膜１０２から完全に露出した光学的な開口１０３を作製することができる。また、チップ１０１を全くの同形状に作製し、チップ１０１先端の遮光膜１０２の塑性変形量を同一にした場合には、同一形状の開口１０３を量産することができる。

この結果、本発明の実施の形態１によれば、錐状のチップ１０１の形状が同一であり特許文献１の方法によるチップ１０１先端の遮光膜１０２の塑性変形量が同一である場合において、同一形状の開口１０３を作製することができ、近接場光のエネルギー量と表面における近接場光のエネルギー分布を制御した開口１０３を作製することができた。また、開口１０３に発現する近接場光のエネルギーを大きくし、ＳＮ比を向上させることができる。

遮光膜１０３は、板７０９が与える力によって十分に塑性変形できる材料であれば良い。また、遮光膜残滓１０４をエッチングする方法には、ドライエッチングおよびウェットエッチングがある。ドライエッチングを行う装置には、イオンミリング装置、スパッタ装置、ＲＩＥ（Ｒｅａｃｔｉｖｅ Ｉｏｎ Ｅｔｃｈｉｎｇ）装置などがある。ドライエッチングは微細領域の加工に適すため遮光膜残滓１０４を良好に除去でき、またエッチング量の制御を容易にすることができる。ウェットエッチングは簡便な設備で行えるためコストを小さくでき、バッチ処理も可能である。遮光膜１０２の材料や開口１０３の作製プロセスに応じ適切なエッチング方法を選択すればよい。
（実施の形態２）
図２は、本発明の実施の形態２における光学的な開口の作製方法の概略図である。２１２は錐状のチップ１０１先端の遮光膜１０２の塑性変形部である。まず、特許文献１に記載の方法により近接場光プローブとなるチップ１０１先端の遮光膜１０２を塑性変形する。遮光膜１０２にはＡｌを使用し、厚さは３００ｎｍである。図２（ａ）は、チップ１０１先端の遮光膜１０２を塑性変形した後のチップ１０１先端の概略図である。本発明の実施の形態１との相違点は、板７０９がチップ１０１先端に加える力を小さくし遮光膜１０２の塑性変形量を減少させているため、チップ１０１先端が遮光膜１０２から突出していないことである。チップ１０１先端の塑性変形部２１２においては、被覆する遮光膜１０２がチップ１０１側面の遮光膜１０２に対し極めて薄くなっている。チップ１０１先端の遮光膜１０２の厚さは特許文献１に記載の塑性変形方法により精度良く制御することができ、側面の遮光膜１０２に対して５０分の１程度まで薄くすることができる。

図２（ｂ）は、チップ１０１先端の塑性変形部２１２をＡｒプラズマ１０５でエッチングする方法の概略図である。図２（ｃ）はＡｒプラズマ１０５を照射した後のチップ１０１先端の概略図である。Ａｒプラズマを照射する装置として、Ａｒイオンミリング装置を使用する。Ａｒイオンミリング装置によるエッチング量は、プラズマのエネルギーや照射時間により容易に制御することができる。図２（ｃ）に示すようにＡｒプラズマが照射された後には、チップ１０１先端の塑性変形部２１２から遮光膜１０２が除去され開口１０３が形成される。この方法によれば、特許文献１に記載の方法によるチップ１０１先端の遮光膜１０２の塑性変形量と、Ａｒイオンミリング装置による遮光膜１０２のエッチング量を制御することで、チップ１０１上方から見た開口１０３の面積をねらい値どおりに作製することができる。

塑性変形部２１２における遮光膜１０２の厚さは、特許文献１に記載の方法により遮光膜１０２の厚さよりも極めて小さくなっており、その比は５０分の１程度である。したがって、遮光膜残滓１０４を除去する程度のエッチング量ではチップ１０１側面の遮光膜１０２の厚さにほとんど影響を与えることがない。

また、本発明の実施の形態１では、特許文献１に記載の方法で遮光膜１０２を塑性変形する際に板７０９がチップ１０１先端と接触するため、チップ１０１先端を破損してしまう可能性がある。しかしながら、本発明の実施の形態２によれば、板７０９とチップ１０１先端は接触することがないため、チップ１０１先端を破損する可能性が無くなり歩留まりを向上させることができる。

この結果、本発明の実施の形態２により、錐状のチップ１０１の形状が同一である場合において、開口１０３の形状を同一にすることができ、近接場光のエネルギー量と表面における近接場光のエネルギー分布を制御した開口１０３を作製することができる。また、開口１０３に発現する近接場光のエネルギーを大きくし、ＳＮ比を向上させることができた。さらに、チップ１０１を破損させる可能性を無くし、開口１０３作製工程の歩留まりを向上させることができる。

遮光膜１０３は、板７０９が与える力によって十分に塑性変形できる材料であれば良い。また、遮光膜残滓１０４をエッチングする方法には、ドライエッチングおよびウェットエッチングがある。ドライエッチングを行う装置には、イオンミリング装置、スパッタ装置、ＲＩＥ（Ｒｅａｃｔｉｖｅ Ｉｏｎ Ｅｔｃｈｉｎｇ）装置などがある。ドライエッチングは微細領域加工に適すため遮光膜残滓１０４を良好に除去でき、またエッチング量の制御を容易にすることができる。ウェットエッチングは簡便な設備で行えるためコストを小さくでき、バッチ処理も可能である。遮光膜１０２の材料や開口１０３の作製プロセスに応じ適切なエッチング方法を選択すればよい。
（実施の形態３）
図３は、本発明の実施の形態３における光学的な開口の第１の作製方法の概略図である。チップ３０１は背景技術の図８で説明したワーク８００上に作製されたものであり形状は錐台状である。まず、近接場光プローブとなるチップ３０１先端の遮光膜１０２を塑性変形する。遮光膜１０２にはＡｌを使用し、厚さは３００ｎｍである。このチップ３０１先端の遮光膜１０２の塑性変形方法は特許文献１に記載の方法である。図３（ａ）は、特許文献１に記載の方法によりチップ３０１先端の遮光膜１０２を塑性変形した後のチップ３０１の概略図である。

チップ３０１の先端は錐台状であるため、チップが錐状である場合より先端から遮光膜１０２が除去されにくく頂面に遮光膜残滓１０４が付着しやすい。これでは、発現する近接場光のエネルギーを著しく減少させＳＮ比の低下を招いてしまう。また、遮光膜残滓１０４の付着の仕方は個々のチップ３０１先端によって違いが非常に大きい。この状態であると、基板側から光を入射しチップ３０１に近接場光を発生させた場合に、近接場光エネルギーや近接場光の分布に大きくばらつきが生じてしまう。また、板７０９とチップ３０１が接触することによりチップ３０１の先端が破損してしまうという問題も発生する。

図３（ｂ）は、本発明の実施の形態３における第１の方法のＡｒプラズマ１０５を照射している際のチップ３０１先端の概略図である。図３（ｃ）は、Ａｒプラズマ１０５を照射した後のチップ３０１先端の概略図である。Ａｒプラズマを照射する装置として、Ａｒイオンミリング装置を使用している。Ａｒイオンミリング装置によるエッチング量は、プラズマのエネルギーや照射時間により容易に制御することができる。Ａｒプラズマをチップ３０１先端に照射すると、付着した遮光膜残滓１０４はエッチングされ除去される。したがって、チップ３０１先端を遮光膜１０２から完全に露出させることができる。

つまり、それぞれ異なった遮光膜残滓１０４の付着の仕方をした個々のチップ３０１先端を、図３（ｃ）に示す同一の開口３０３に統一することができる。したがって、錐台状のチップ３０１の個々の形状が同一である場合において、開口３０３の形状を同一にすることができ、近接場光のエネルギー量と近接場光のエネルギー分布を制御した開口３０３を作製することができた。また、開口３０３に発現する近接場光のエネルギーを大きくし、ＳＮ比を向上させることができる。

図４は本発明の実施の形態３における光学的な開口の第２の作製方法の概略図である。まず、近接場光プローブとなるチップ３０１先端の遮光膜１０２を塑性変形する。遮光膜１０２にはＡｌを使用し厚さは３００ｎｍである。このチップ３０１先端の遮光膜１０２の塑性変形方法は特許文献１に記載の方法を用いている。板７０９がチップ３０１先端に加える力を小さくし塑性変形量を減少させており、チップ３０１先端が遮光膜１０２から突出していない。チップ３０１先端の塑性変形部４１２は、チップ３０１側面の遮光膜１０２に対し極めて薄くなっている。

塑性変形部４１２の厚さは特許文献１に記載の方法により精度良く制御することができ、側面の遮光膜１０２に対して５０分の１程度まで薄くすることができる。図４（ｂ）は、本発明の実施の形態３の第２の方法におけるチップ３０１先端の塑性変形部４１２をＡｒプラズマ１０５でエッチングする方法の概略図である。図４（ｃ）はＡｒプラズマ１０５を照射した後のチップ３０１先端の概略図である。同様にしてＡｒミリング装置によりチップ３０１先端の遮光膜１０２をエッチングで除去し、開口３０３を形成した。この方法によれば、チップ３０１を破損させる可能性を無くし、開口３０３の作製工程の歩留まりを向上させることができる。

チップ３０１先端における遮光膜残滓１０４や塑性変形部４１２の膜厚は、チップ３０１側面の遮光膜１０２厚さよりも極めて小さくなっており、その比は５０分の１以下である。したがって、遮光膜残滓１０４や塑性変形部４１２を除去する程度のエッチング量では遮光膜１０２の厚さにほとんど影響を与えることがない。

この結果、本発明の実施の形態３によれば、錐台状のチップ３０１の形状が同一である場合において、開口３０３の形状を同一にすることができ、近接場光のエネルギー量と表面における近接場光のエネルギー分布を制御した開口３０３を作製することができる。また、開口３０３に発現する近接場光のエネルギーを大きくしＳＮ比を向上させることができる。さらに、チップ３０１を破損させる可能性を無くし開口３０３作製工程の歩留まりを向上させることができる。

遮光膜１０２は、板７０９が与える力によって十分に塑性変形できる材料であれば良い。また、遮光膜残滓１０４をエッチングする方法には、ドライエッチングおよびウェットエッチングがある。ドライエッチングを行う装置には、イオンミリング装置、スパッタ装置、ＲＩＥ（Ｒｅａｃｔｉｖｅ Ｉｏｎ Ｅｔｃｈｉｎｇ）装置などがある。ドライエッチングは微細領域の加工に適し遮光膜残滓１０４を良好に除去でき、またエッチング量の制御を容易にすることができる。ウェットエッチングは簡便な設備で行えるためコストを小さくできバッチ処理も可能である。遮光膜１０２の材料や開口３０３の作製プロセスに応じ、適切なエッチング方法を選択すればよい。

図３に示すＡｒプラズマ１０５を利用し、開口３０３に付着している遮光膜残滓１０４を実際に除去した実験結果を示す。
Ａｒプラズマ１０５発生装置として、イオンミリング装置を用い１０分間エッチングを行った。エッチング条件は印加電圧３ｋＶ、プラズマ電流１ｍＶ、試料台傾斜角１５°である。その結果、残滓１０４が完全に除去された開口３０３をＳＥＭ（Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）やＦＩＢ（Ｆｏｃｕｓｅｄ Ｉｏｎ Ｂｅａｍ）で観察することができた。次に、レーザ光を入射し、残滓１０４除去後の光透過効率を測定した。その結果、表１に示すように残滓１０４除去前に比べ、約一桁程度光透過効率が向上したことが確認できた。

また、Ａｒプラズマ１０５発生装置として、スパッタ装置を用い１５分間エッチングを行った。エッチング条件は逆スパッタＲＦ印加電力２００Ｗにした。その結果、 残滓１０４が完全に除去された開口３０３をＳＥＭやＦＩＢで観察することができた。次に、前記と同じ方法で残滓１０４除去後の光透過効率を測定した。その結果、表１に示すように残滓１０４除去前に比べ、約一桁程度光透過効率が向上したことが確認できた。

次は、図４に示すＡｒプラズマ１０５を利用し開口３０３に付着している遮光膜塑性変形部４１２を実際に除去した実験結果を示す。

Ａｒプラズマ１０５発生装置はスパッタ装置を用い、前記図３と同一条件でエッチングを行った。その結果、遮光膜塑性変形部４１２が完全に除去された開口３０３をＳＥＭやＦＩＢで観察することができた。次に、前記と同じ方法で遮光膜塑性変形部４１２除去後の光透過効率を測定した。その結果、表２に示すように遮光膜塑性変形部４１２除去前に比べ、光透過効率が開口として使用可能な値まで向上したことが確認できた。

（実施の形態４）
図５は、本発明の実施の形態４における光学的な開口の第１の作製方法の概略図である。図５（ａ）は開口作製工程前のチップ５０１先端の概略図である。チップ５０１は三角錐台状に作製しており三角錐台のチップ５０１の一つの側面にはＡｕ膜５１３が形成され、その上から遮光膜１０２のＡｌを被覆している。遮光膜１０２にはＡｌを使用し厚さは３００ｎｍであり、Ａｕ膜５１３の厚さは１０ｎｍである。Ａｕ膜５１３は入射光によってプラズモンを励起する材質である。

これにより、三角開口５０３の輪郭の一辺はＡｕ膜５１３となる。Ａｕ膜５１３は真空蒸着装置を用いて斜方蒸着により成膜するが、斜方蒸着の性質上チップ５０１の頂面もＡｕ膜５１３で覆われてしまっている。次に、特許文献１に記載の方法によりチップ５０１先端の遮光膜１０２およびＡｕ膜５１３を塑性変形する。図５（ｂ）は、特許文献１に記載の方法によりチップ５０１先端の遮光膜１０２、Ａｕ膜５１３を塑性変形した後のチップ５０１の概略図である。チップ５０１先端には遮光膜残滓１０４が付着しているのに加え、延性の大きいＡｕ膜５１３は薄く延びるだけで完全に除去することができず被覆したままである。

これでは、開口５０３に発現する近接場光のエネルギーを著しく減少させＳＮ比の低下を招いてしまう。また、Ａｕ膜５１３が被覆したままでは、三角開口５０３の輪郭の一辺をＡｕ膜５１３にするという構造自体が実現できていない。また、板７０９とチップ５０１が接触することによりチップ５０１の先端が破損してしまうという問題も発生する。

図５（ｃ）はＡｒプラズマ１０５を照射している際のチップ５０１先端の概略図である。図５（ｄ）はＡｒプラズマ１０５を照射した後のチップ５０１先端の概略図である。Ａｒプラズマを照射する装置として、Ａｒイオンミリング装置を使用している。Ａｒイオンミリング装置によるエッチング量は、プラズマのエネルギーや照射時間により容易に制御することができる。Ａｒプラズマをチップ５０１に照射すると、付着した遮光膜残滓１０４およびＡｕ膜５１３はエッチングされ除去される。したがって、チップ５０１先端を遮光膜１０２、Ａｕ膜５１３から完全に露出させ開口５０３を形成することができる。つまり、異なった遮光膜残滓１０４およびＡｕ膜５１３の付着の仕方をした個々のチップ５０１先端を、図５（ｄ）に示す同一の開口５０３にすることができる。

この結果、本発明の実施の形態４における第１の方法によれば、三角錐台状の個々のチップ５０１の形状が同一である場合において、開口５０３の形状を同一にすることができ、近接場光のエネルギー量と表面における近接場光のエネルギー分布を制御した開口５０３を作製することができた。また、開口５０３に発現する近接場光のエネルギーを大きくし、ＳＮ比を向上させることができた。

図６は本発明の実施の形態４における光学的な開口の第２の作製方法の概略図である。開口作製工程前のチップ５０１先端は図５（ａ）と同様である。チップ５０１は三角錐台状に作製しており三角錐台のチップ５０１の一つの側面にはＡｕ膜５１３が形成され、その上から遮光膜１０２のＡｌを被覆している。遮光膜１０２にはＡｌを使用し厚さは３００ｎｍであり、Ａｕ膜５１３の厚さは１０ｎｍである。Ａｕ膜５１３は入射光によってプラズモンを励起する材質である。これにより、三角開口５０３の輪郭の一辺はＡｕ膜５１３となる。Ａｕ膜５１３は真空蒸着装置を用いて斜方蒸着により成膜するが、斜方蒸着の性質上チップ５０１の頂面もＡｕ膜５１３で覆われてしまっている。

図６（ａ）は、特許文献１に記載の方法によりチップ５０１先端の遮光膜１０２を塑性変形した後のチップ５０１の概略図である。６１２はチップ５０１先端の遮光膜１０２の塑性変形部である。板７０９がチップ５０１先端に加える力を小さくし塑性変形量を減少させており、チップ５０１先端が突出していない。チップ５０１先端の塑性変形部６１２においては、被覆する遮光膜１０２がチップ５０１側面の遮光膜１０２に対し極めて薄くなっている。塑性変形部６１２の厚さは特許文献１に記載の方法で精度良く制御することができ、チップ５０１側面の遮光膜１０２に対して５０分の１程度まで薄くすることができる。

図６（ｂ）は、チップ５０１先端の塑性変形部６１２をＡｒプラズマ１０５でエッチングし除去する方法の概略図である。図６（ｃ）はＡｒプラズマ１０５を照射した後のチップ５０１先端の概略図である。Ａｒミリング装置によりチップ５０１先端の遮光膜１０２とＡｕ膜５１３とをエッチングで除去し開口６０３を形成した。この方法によればチップ５０１を破損させることが無くなり、開口６０３作製工程の歩留まりを向上させることができる。

チップ５０１先端における遮光膜残滓１０４や塑性変形部６１２の膜厚は、特許文献１に記載の方法によりチップ５０１側面の遮光膜１０２の厚さよりも極めて小さくなっており、その比は５０分の１以下である。したがって、遮光膜残滓１０４や塑性変形部６１２を除去する程度のエッチング量では遮光膜１０２の厚さにほとんど影響を与えることがない。

この結果、本発明の実施の形態４における第２の方法によれば、三角錐台状のチップ５０１の形状が同一である場合において、開口６０３の形状を同一にすることができ、近接場光のエネルギー量と表面における近接場光のエネルギー分布を制御した三角開口６０３を作製することができた。また、開口６０３に発現する近接場光のエネルギーを大きくし、ＳＮ比を向上させることができた。さらに、チップ５０１を破損させる可能性を無くし、開口６０３作製工程の歩留まりを向上させることができた。

遮光膜１０２は、板７０９が与える力によって十分に塑性変形できる材料であれば良い。また、遮光膜残滓１０４、Ａｕ膜５１３をエッチングする方法には、ドライエッチングおよびウェットエッチングがある。ドライエッチングを行う装置には、イオンミリング装置、スパッタ装置、ＲＩＥ（Ｒｅａｃｔｉｖｅ Ｉｏｎ Ｅｔｃｈｉｎｇ）装置などがある。ドライエッチングは異方性が大きいためサイドエッチが小さく金属膜を良好に除去でき、またエッチング量の制御を容易にすることができる。ウェットエッチングは簡便な設備で行えるためコストを小さくでき、バッチ処理も可能である。遮光膜１０２の材料や開口６０３の作製プロセスに応じ、適切なエッチング方法を選択すればよい。
図６に示すＡｒプラズマ１０５を利用し開口５０１に付着している遮光膜塑性変形部６１２を実際に除去した実験結果を示す。

Ａｒプラズマ１０５発生装置はイオンミリング装置を用い、実施の形態３で行った条件とほぼ同一条件でエッチングを行った。その結果、遮光膜塑性変形部６１２が完全に除去された開口３０３をＳＥＭやＦＩＢで観察することができた。次に、前記と同じ方法で遮光膜塑性変形部６１２除去後の光透過効率を測定した。その結果、表３に示すように、遮光膜塑性変形部６１２除去前に比べ、光透過効率が開口として使用可能な値まで向上したことが確認できた。

（実施の形態５）
図１３は、本発明の実施の形態５における光学的な開口の作製方法の概略図である。基板１３０６と透明基板１３０７上には実施の形態１のチップ１０１と同一形状の錐状チップ１３０１が厚さ３００ｎｍのＡｌ遮光膜１０２に被覆され複数個形成されワーク１３００となっている。まず、近接場光プローブとなる個々のチップ１３０１先端の遮光膜１０２を塑性変形する。このチップ１３０１先端の遮光膜１０２の塑性変形方法は特許文献１に記載の方法であり概略図を図１３（ａ）に示す。図１３（ｂ）は、遮光膜１０２の塑性変形後におけるワーク１３００の概略図である。遮光膜１０２の塑性変形後には個々のチップ１３０１先端に異なった状態で遮光膜残滓１０４が付着している。

次に、図１３（ｃ）に示すようにイオンミリング装置でＡｒプラズマをワーク１３００に対して照射する。これにより、個々のチップ１３０１先端の遮光膜残滓１０４がエッチングにより除去される。図１３（ｄ）はＡｒプラズマでエッチング後のチップ１３０１先端の概略図である。ワーク１３００に形成された同一形状の複数個の錐状チップ１３０１は、それぞれ遮光膜残滓１０４が除去され、同一形状の開口１３０３が形成された。この方法によれば、複数個の同一形状の開口１３０３を同時に作製することが可能である。実施の形態２、実施の形態３、実施の形態４のチップ１０１、３０１、５０１についても、同様の方法により同時に複数個の開口形成が可能である。
（実施の形態６）
実施の形態５の図１３で示す方法とほぼ同一方法で図３に示すチップ３０１を複数個作製した後、前記チップ３０１の開口３０３に付着している遮光膜残滓１０４を同時に除去した実験結果を示す。
Ａｒプラズマ１０５発生装置はスパッタ装置を用い、そのエッチング時間と条件は実施の形態３に示す条件とほぼ同一条件でエッチングを行った。その結果、残滓１０４が完全に除去された開口３０３をＳＥＭやＦＩＢで観察することができた。次に、実施の形態３で示す方法と同じ方法で遮光膜残滓１０４除去後の光透過効率を測定した。その結果、表４に示すように遮光膜塑性変形部４１２除去前に比べ、光透過効率が開口として使用可能な値まで向上したことが確認できた。

本発明の実施の形態１における光学的な開口の作製方法の概略図 本発明の実施の形態２における光学的な開口の作製方法の概略図 本発明の実施の形態３における光学的な開口の第１の作製方法の概略図 本発明の実施の形態３における光学的な開口の第２の作製方法の概略図 本発明の実施の形態４における光学的な開口の第１の作製方法の概略図 本発明の実施の形態４における光学的な開口の第２の作製方法の概略図 従来の開口作製方法の概略図 従来のヘッド構造を説明するための説明用断面図 従来のヘッドの開口を説明するための概略図 従来のヘッド開口部を説明する例示図 従来のヘッド開口部を説明する例示図 従来のヘッド開口部を説明する例示図 本発明の実施の形態５における光学的な開口の作製方法の概略図

符号の説明

１０１ チップ
１０２ 遮光膜
１０３ 開口
１０４ 遮光膜残滓
１０５ Ａｒプラズマ
２１２ 塑性変形部
３０１ チップ
３０３ 開口
４１２ 塑性変形部
５０１ チップ
５０３ 開口
５１３ Ａｕ膜
６１２ 塑性変形部
７００ ワーク
７０１ チップ
７０２ 遮光膜
７０３ 開口
７０４ 遮光膜残滓
７０６ 基盤
７０７ 透明基盤
７０８ ストッパー
７０９ 板
７１０ 押し込み用具
Ｆ 力
８００ ヘッド
８０１ チップ
８０２ 遮光膜
８０３ 開口
８０７ 透明基盤
８１１ スライダー
８１２ ＡＢＳ
９０１ チップ
９０２ 遮光膜
９０３ 開口
９０７ 透明基盤
９１３ Ａｕ膜
１３００ ワーク
１３０１ チップ
１３０３ 開口
１３０６ 基盤
１３０７ 透明基盤
１３０９ 板
１３１０ 押し込み用具

Claims (10)

1. 錐状あるいは錐台状に形成されたチップの先端に光学的な開口を作製する開口作製方法であって、
   前記チップと、該チップの近傍に配置されて尾根状に形成されたストッパーと、少なくとも前記チップ上に形成された遮光膜と、からなる被開口形成体のうち、前記チップの先端部に形成されている前記遮光膜を塑性変形させる第１の工程と、前記塑性変形させて残った前記遮光膜をエッチングして除去し、前記チップの先端に光学的な開口部を形成する第２の工程と、からなることを特徴とする開口作製方法。
2. 前記第１の工程は、前記被開口形成体に対して前記チップ及び前記ストッパーの少なくとも一部を覆うように板材を載置し、該板材に所定の加重を加えて前記板材のしなりを用いることにより、前記遮光膜に覆われた前記チップの先端部分の前記遮光膜を塑性変形させて前記チップ先端部を突出させる工程からなることを特徴とする請求項１に記載の開口作製方法。
3. 前記第１の工程は、前記被開口形成体に対して前記チップ及び前記ストッパーの少なくとも一部を覆うように板材を載置し、該板材に所定の加重を加えて前記板材のしなりを用いることにより、前記遮光膜に覆われた前記チップの先端部分の前記遮光膜を塑性変形させ、前記チップ先端部の前記遮光膜を薄くする工程からなることを特徴とする請求項１に記載の開口作製方法。
4. 前記第２の工程は、前記チップ先端部に付着した前記遮光膜残滓をドライエッチングにより除去する工程からなることを特徴とする請求項２に記載の開口作製方法。
5. 前記第２の工程は、前記チップ先端部に付着した前記遮光膜残滓をウェットエッチングにより除去する工程からなることを特徴とする請求項２に記載の開口作製方法。
6. 前記第２の工程は、前記チップ先端部の前記遮光膜の薄膜をドライエッチングにより除去する工程からなることを特徴とする請求項３に記載の開口作製方法。
7. 前記第２の工程は、前記チップ先端部の前記遮光膜の薄膜をウェットエッチングにより除去する工程からなることを特徴とする請求項３に記載の開口作製方法。
8. 前記第２の工程は、複数個の前記チップに対し前記チップ先端部に形成されている前記遮光膜を塑性変形させて残った前記遮光膜を、同時にエッチングすることを特徴とする請求項２あるいは３に記載の開口作製方法。
9. 前記ドライエッチングにより除去する工程は、イオンミリング又はスパッタで行うことを特徴とする請求項４あるいは６に記載の開口作製方法。
10. 前記ドライエッチングにより除去する工程は、Ａｒイオンで除去することを特徴とする請求項４あるいは６に記載の開口作製方法。

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