JP2011090001A

JP2011090001A - 近視野光発生素子の製造方法

Info

Publication number: JP2011090001A
Application number: JP2010261317A
Authority: JP
Inventors: Masakazu Hirata; 雅一平田; Manabu Omi; 学大海; Koichi Shibata; 浩一柴田
Original assignee: Seiko Instruments Inc
Current assignee: Seiko Instruments Inc
Priority date: 2005-04-26
Filing date: 2010-11-24
Publication date: 2011-05-06

Abstract

【課題】ボウタイアンテナを比較的低レベルなフォトリソグラフィーを用いて製造する手法を提供する。
【解決手段】四角錐台１０２の頂面１０２ｅと相似な形状のエッチングマスク２０１を基板１０１上に形成し、エッチングマスク２０１をマスク材として基板１０１を等方性エッチングすることで四角錐台１０２を形成する。その後、四角錐台１０２の向かい合う２つの側面１０２ａと１０２ｂ上に、それぞれの面の正面かつ基板１０１に平行な方向から蒸着源を入射することで金属膜１０３と１０４を形成する。
【選択図】図２

Description

この発明は、近視野光を発生させる近視野光発生素子の製造方法に関する。

近視野光発生素子は、高密度な情報記録再生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。近視野光技術は、光の回折限界を超える微小領域の光学情報を扱うことが出来るため、従来の光技術では到達し得ない、高い記録密度や分解能を得られると期待されている。

近視野光発生素子は、微小かつ強力な近視野光のスポットを得ることが主たる課題である。その課題に対して、既にいくつかの形状が提案されている。特許文献１では、近視野光発生素子の先端に設けた光学的開口の輪郭形状を三角形として、入射光の偏光方向と三角形の一辺が直交する構造にすることで、その一辺に局在化した強い近視野光を発生させている（三角開口方式）。非特許文献１および特許文献２では、四角錐の４つの側面のうち対向する２面に金属膜を形成し、その２面が四角錐頂点付近で光の波長以下のギャップを有し、２面の金属膜はそれぞれギャップ部に曲率半径が数十ｎｍ以下の頂点を有しており、ギャップ部に局在化した強い近視野光を発生させている（ボウタイアンテナ方式）。

特開２００１−１１８５４３号公報特開２００２−２２１４７８号公報

Technical Digest of 6th international conference on near field optics and related techniques, the Netherlands, Aug. 27-31, 2000, p100

上述した従来技術のうち、特許文献１の三角開口方式の近視野光発生素子については既に製造方法が開示されており、比較的容易に製造することが出来る。しかしながら、非特許文献１および特許文献２のボウタイアンテナ方式の近視野光発生素子については、金属膜頂点やギャップ部の形状に数ｎｍから数十ｎｍ程度の加工を必要とすることから、一般的には電子線描画装置や集束イオンビーム装置などの極めて高度な微細加工技術が必要であった。これに対して、簡単かつ大量生産に適した製造方法が求められている。

上記課題を解決するため本発明では、頂面と４つの側面からなる錐台の向かい合う２つの側面上に金属膜を有する近視野光発生素子を、頂面と相似な形状のエッチングマスクを基板上に形成し、エッチングマスクをマスク材として基板を等方性エッチングすることで錐台を形成し、錐台の向かい合う２つの側面上に金属膜を形成することで製造する。

さらに本発明では、錐台の任意の３側面上に犠牲層を形成し、錐台の残る１側面に金属膜を形成し、犠牲層を除去しつつ、犠牲層上に付着した金属膜をも除去することで、１側面のみに金属膜を形成することができる。また、これを繰り返して２面の金属膜を形成することができる。

さらに本発明では、錐台の任意の３側面上に犠牲層を形成する場合に、ある１つの側面の垂直上方から等方的に犠牲層材料を入射させることで、この１つの側面およびこの１つの側面と辺を接する２つの側面に犠牲層を形成することができる。残りの１側面は、犠牲層材料の指向性のため陰になるから、犠牲層は形成されない。

さらに本発明では、犠牲層を除去する場合に、超音波を付加することができる。

さらに本発明では、金属膜を機械的な衝撃で塑性変形させることができる。

また本発明では、錐台の側面と頂面を金属膜で覆い、錐台の任意の３側面上にある金属膜の上にエッチングマスクを形成し、エッチングマスクをマスク材として金属膜をエッチングすることで、錐台の残りの１側面上の金属膜を残す。また、これを繰り返して２面の金属膜を形成することができる。

さらに本発明では、錐台の任意の３側面上にある金属膜の上にエッチングマスクを形成する場合に、ある１つの側面の垂直上方から等方的にエッチングマスク材料を入射させることで、この１つの側面およびこの１つの側面と辺を接する２つの側面にエッチングマスクを形成することができる。残りの１側面は、エッチングマスク材料の指向性のため陰になるから、エッチングマスクは形成されない。

さらに本発明では、錐台の側面を頂面近傍を残して遮光膜で覆う工程を含むことができる。この工程は、錐台の全体を遮光膜で覆い、遮光膜を機械的な衝撃で塑性変形させることからなる。

本発明によれば、エッチングマスクの縦横比を調整することで、ボウタイアンテナ方式の近視野光発生素子の最も重要なパラメータである２面の金属膜の頂面近傍での鋭さ、および頂面近傍での２面の金属膜の隙間を容易に制御することが出来る。電子線描画装置や集束イオンビーム装置などの極めて高度な微細加工技術を必要とせず、比較的低レベルなフォトリソグラフィーを用いても、前記の鋭さ、および前記の隙間を数ｎｍから数十ｎｍ程度とすることができる。

また、本発明によれば、金属膜を基板と平行に入射させて形成する必要がないため、基板上に複数個の錐台を形成しても、金属膜形成時に互いに陰にならないため都合がよく、近視野光発生素子を大量に製造することができる。

また、本発明によれば、遮光膜を塑性変形させる量によって、２面の金属膜が錐台と接する面積を制御することができ、ボウタイアンテナの形状を自由に選ぶことができる。

本発明の実施の形態１における近視野光発生素子の概略図である。本発明の実施の形態１における近視野光発生素子の製造方法を示す断面図である。本発明の実施の形態２における近視野光発生素子の製造方法を示す断面図である。本発明の実施の形態４における近視野光発生素子の上面図である。本発明の実施の形態４における近視野光発生素子の製造方法を示す断面図である。本発明の実施の形態６における近視野光発生素子の上面図である。本発明の実施の形態６における近視野光発生素子の製造方法を示す断面図である。本発明の実施の形態７における近視野光発生素子の上面図である。本発明の実施の形態３における近視野光発生素子の製造方法を示す断面図である。本発明の実施の形態５における近視野光発生素子の製造方法を示す断面図である。

以下に、この発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。

（実施の形態１）
図１に本発明の実施の形態１における近視野光発生素子の概略を示す。図１（ａ）は斜視図であり、図１（ｂ）は上面図である。光学的に透明な基板１０１上に四角錐台１０２が配置され四角錐台１０２は側面１０２ａ（図１では金属膜１０３に隠れて見えない）、１０２ｂ（図１では金属膜１０４に隠れて見えない）、１０２ｃ、１０２ｄおよび頂面１０２ｅを有する。基板１０２は石英ガラスなどを用いる。側面１０２ａと側面１０２ｂは互いに対向配置され、また側面１０２ｃと側面１０２ｄも互いに対向配置されている。側面１０２ａ上には金属膜１０３が形成され、側面１０２ｂ上には金属膜１０４が形成されている。金属膜１０３および金属膜１０４はいずれも膜厚数ｎｍから数十ｎｍ程度のＡｕ膜を用いる。この金属膜１０３と金属膜１０４がいわゆるボウタイアンテナを形成している。頂面１０２ｅは長方形であり、側面１０２ａおよび側面１０２ｂに接する辺の長さをｄ１とし、側面１０２ｃおよび側面１０２ｄに接する辺の長さをｇ１とする。側面１０２ａおよび側面１０２ｂ上の金属膜１０３および金属膜１０４は、頂面１０２ｅ近傍において先鋭化された形状を有しており、その鋭さがｄ１で表される。また、金属膜１０３と金属膜１０４は頂面１０２ｅ近傍において隙間を有しており、その大きさがｇ１によって表される。ｄ１、ｇ１のいずれも数ｎｍから数十ｎｍ程度の値を有する。

図２は、本発明の実施の形態１における近視野光発生素子の製造方法を示す断面図である。側面１０２ａと側面１０２ｂおよび頂面１０２ｅを横切り基板１０１に垂直な面を断面Ａとし、側面１０２ｃと側面１０２ｄおよび頂面１０２ｅを横切り基板１０１に垂直な面を断面Ｂとする。図２左に断面Ａ、図２右に断面Ｂにおける断面図を示す。

まず、ステップＳ２０１に示すように、基板１０１の上面にエッチングマスク２０１を形成する。エッチングマスク２０１はフォトリソグラフィーで加工されたフォトレジスト薄膜である。エッチングマスク２０１は長方形であり、その２辺は断面Ａに平行であり、それらの長さはｇ２である。残りの２辺は断面Ｂに平行であり、それらの長さはｄ２である。

次にステップＳ２０２に示すように、基板１０１のエッチングをおこなう。エッチングはウエットエッチングでもドライエッチングでも良いが、等方性エッチングである必要がある。例えば、基板１０１を石英ガラスとすると、フッ化水素酸水溶液によるウエットエッチングを用いると良い。基板１０１のエッチングにより、エッチングマスク２０１の下には四角錐台１０２が形成される。

次にステップＳ２０３に示すように、エッチングマスク２０１を除去する。エッチングマスク２０１の除去にはアセトンなどの有機溶媒や発煙硝酸などを用いる。エッチングマスク２０１を除去すると、四角錐台１０２の頂面１０２ｅが露出する。頂面１０２ｅは、上述したように、長方形であり一辺の長さがｄ１、直交するもう一辺の長さがｇ１となっている。ここで重要なのは、ｄ１とｇ１の比が、エッチングマスク２０１の辺の長さｄ２とｇ２の比と等しいことである。エッチングマスク２０１の縦横比と基板１０１のエッチング量を調整することで、ｄ１とｇ１それぞれの寸法を制御することが出来る。

次に、ステップＳ２０４に示すように、側面１０２ａ上に金属膜１０３を形成する。金属膜１０３の形成には真空蒸着法を用いる。この際、側面１０２ａの正面かつ基板１０１と平行な方向Ｗ２０１から蒸着源を入射すると、側面１０２ｂ、１０２ｃ、１０２ｄおよび頂面１０２ｅには金属膜は形成されない。

次に、ステップＳ２０５に示すように、側面１０２ｂ上に金属膜１０４を形成する。金属膜１０４の形成にも真空蒸着法を用いる。この際、側面１０２ｂの正面かつ基板１０１と平行な方向Ｗ２０２から蒸着源を入射すると、側面１０２ａ、１０２ｃ、１０２ｄおよび頂面１０２ｅには金属膜は形成されず、最終的には側面１０２ａと側面１０２ｂ上に金属膜１０３と金属膜１０４が形成される。

本実施の形態では、エッチングマスク２０１の縦横比を調整することで、ボウタイアンテナ方式の近視野光発生素子の最も重要なパラメータである金属膜１０３と金属膜１０４の頂面１０２ｅ近傍での鋭さ、および頂面１０２ｅ近傍での金属膜１０３と金属膜１０４との隙間を容易に制御することが出来る。電子線描画装置や集束イオンビーム装置などの極めて高度な微細加工技術を必要とせず、比較的低レベルなフォトリソグラフィーを用いても、前記の鋭さ、および前記の隙間を数ｎｍから数十ｎｍ程度とすることができる。

（実施の形態２）
図３は、本発明の実施の形態２における近視野光発生素子の製造方法を示す断面図である。製造する近視野光発生素子の形状は図１に示したものとほぼ同様である。図３左に断面Ａ、図３右に断面Ｂにおける断面図を示す。まず実施の形態１と同様に四角錐台１０２を基板１０１上に形成する。つまり、図２のステップＳ２０３までは同様に加工をおこなう。

次に、ステップＳ３０１に示すように、側面１０２ｂ上に、側面１０２ｂに対して垂直な方向Ｗ３０１から、スプレーコート法など指向性を有する樹脂膜形成方法を用いて、犠牲層３０１を形成する。このとき犠牲層３０１は、側面１０２ｂだけでなく、側面１０２ｂに隣接する側面１０２ｃ、１０２ｄおよび頂面１０２ｅ上にも形成される。成膜方法の指向性により陰になるから、側面１０２ｂと向かい合わせとなる側面１０２ａ上には、犠牲層３０１は形成されない。犠牲層３０１はフォトレジストなどの樹脂膜からなり、その膜厚は数十ｎｍから数μｍである。

次に、ステップＳ３０２に示すように、側面１０２ａ上に、側面１０２ａに対して垂直な方向Ｗ３０２から、真空蒸着法など指向性を有する金属膜形成方法を用いて、金属膜３０２を形成する。このとき、金属膜３０２は側面１０２ａだけでなく、犠牲層３０１の一部の上にも形成されている。

次に、ステップＳ３０３に示すように、犠牲層３０１をアセトンなどの有機溶媒を用いて剥離する。また、その際に超音波を付加するとより容易に犠牲層３０１を剥離することが出来る。このとき、犠牲層３０１に載る金属膜３０２も剥離され、側面１０２ａに載る金属膜３０２のみが残る。金属膜３０２の頂面１０２側にはバリ３０３が残る。

次に、ステップＳ３０４に示すように、側面１０２ａ上に、側面１０２ａに対して垂直な方向Ｗ３０３から、スプレーコート法など指向性を有するフォトレジスト形成方法を用いて、犠牲層３０４を形成する。このとき犠牲層３０４は、側面１０２ａだけでなく、側面１０２ａに隣接する側面１０２ｃ、１０２ｄおよび頂面１０２ｅ上にも形成される。成膜方法の指向性により陰になるから、側面１０２ａと向かい合わせとなる側面１０２ｂ上には、犠牲層３０４は形成されない。犠牲層３０４はフォトレジストからなり、その膜厚は数十ｎｍから数μｍである。

次に、ステップＳ３０５に示すように、側面１０２ｂ上に、側面１０２ｂに対して垂直な方向Ｗ３０４から、真空蒸着法など指向性を有する金属膜形成方法を用いて、金属膜３０５を形成する。このとき、金属膜３０５は側面１０２ｂだけでなく、犠牲層３０４の一部の上にも形成されている。

次に、ステップＳ３０６に示すように、アセトンなどの有機溶媒を用いて犠牲層３０４を剥離する。また、その際に超音波を付加するとより容易に犠牲層３０４を剥離することが出来る。このとき、犠牲層３０４に載る金属膜３０５も剥離され、側面１０２ａに載る金属膜３０５のみが残る。金属膜３０５の頂面１０２側にはバリ３０６が残る。

最後に、ステップＳ３０７に示すように、四角錐台１０２の上方および側方から機械的な外力を与えて、バリ３０３とバリ３０６を塑性変形させて除去する。また、超音波洗浄やＣＯ₂ジェットの吹き付け洗浄をおこなうことによっても、バリ３０３とバリ３０６を除去することが出来る。ここで、金属膜３０２は金属膜１０３に加工され、金属膜３０５は金属膜１０４に加工される。

本実施の形態では、実施の形態１の効果に加えて、実施の形態１と異なり、金属膜３０２や金属膜３０５を基板と平行に入射させて形成しないため、基板１０１上に複数個の四角錐台１０２を形成しても、金属膜形成時に互いに陰にならないため都合がよく、近視野光発生素子を大量に製造することに適している。

（実施の形態３）
図９は、本発明の実施の形態３における近視野光発生素子の製造方法を示す断面図である。本実施の形態は実施の形態２に類似なものであるが、犠牲層として樹脂膜の代わりに金属膜を用いる点が異なる。以下に、詳細を述べる。

製造する近視野光発生素子の形状は図１に示したものとほぼ同様である。図９左に断面Ａ、図９右に断面Ｂにおける断面図を示す。まず実施の形態１と同様に四角錐台１０２を基板１０１上に形成する。つまり、図２のステップＳ２０３までは同様に加工をおこなう。

次に、ステップＳ９０１に示すように、側面１０２ｂ上に、側面１０２ｂに対して垂直な方向Ｗ９０１から、真空蒸着法など指向性を有する成膜方法を用いて、犠牲層９０１を形成する。このとき犠牲層９０１は、側面１０２ｂだけでなく、側面１０２ｂに隣接する側面１０２ｃ、１０２ｄおよび頂面１０２ｅ上にも形成される。成膜方法の指向性により陰になるから、側面１０２ｂと向かい合わせとなる側面１０２ａ上には、犠牲層９０１は形成されない。犠牲層９０１はＡｌ膜からなり、その膜厚は数十ｎｍから数百ｎｍである。

次に、ステップＳ９０２に示すように、側面１０２ａ上に、側面１０２ａに対して垂直な方向Ｗ９０２から、真空蒸着法など指向性を有する金属膜形成方法を用いて、金属膜９０２を形成する。このとき、金属膜９０２は側面１０２ａだけでなく、犠牲層９０１の一部の上にも形成されている。

次に、ステップＳ９０３に示すように、犠牲層９０１を剥離する。このとき、犠牲層９０１に載る金属膜９０２も剥離され、側面１０２ａに載る金属膜９０２のみが残る。また、金属膜９０２の頂面１０２側にバリ９０３が残る。犠牲層９０１の剥離には、リン酸を主成分とした水溶液を用いる。

次に、ステップＳ９０４に示すように、側面１０２ａ上に、側面１０２ａに対して垂直な方向Ｗ９０３から、真空蒸着法など指向性を有する成膜方法を用いて、犠牲層９０４を形成する。このとき犠牲層９０４は、側面１０２ａだけでなく、側面１０２ａに隣接する側面１０２ｃ、１０２ｄおよび頂面１０２ｅ上にも形成される。成膜方法の指向性により陰になるから、側面１０２ａと向かい合わせとなる側面１０２ｂ上には、犠牲層９０４は形成されない。犠牲層９０４はＡｌ膜からなり、その膜厚は数十ｎｍから数百ｎｍである。

次に、ステップＳ９０５に示すように、側面１０２ｂ上に、側面１０２ｂに対して垂直な方向Ｗ９０４から、真空蒸着法など指向性を有する金属膜形成方法を用いて、金属膜９０５を形成する。このとき、金属膜９０５は側面１０２ｂだけでなく、犠牲層９０４の一部の上にも形成されている。

次に、ステップＳ９０６に示すように、犠牲層９０４を剥離する。このとき、犠牲層９０４に載る金属膜９０５も剥離され、側面１０２ａに載る金属膜９０５のみが残る。また、金属膜９０５の頂面１０２側にバリ９０６が残る。犠牲層９０４の剥離には、リン酸を主成分とした水溶液を用いる。

最後に、ステップＳ９０７に示すように、四角錐台１０２の上方および側方から機械的な外力を与えて、バリ９０３とバリ９０６を塑性変形させて除去する。また、超音波洗浄やＣＯ₂ジェットの吹き付け洗浄をおこなうことによっても、バリ９０３とバリ９０６を除去することが出来る。ここで、金属膜９０２は金属膜１０３に加工され、金属膜９０５は金属膜１０４に加工される。

本実施の形態では、実施の形態２の効果に加えて、真空蒸着法などの金属膜形成法によって犠牲層を形成するため、金属膜の加工を精度良くおこなうことができる。

（実施の形態４）
図４に、本発明の実施の形態４における近視野光発生素子の上面図を示す。基本的な構造は図１に示したものと変わらないが、四角錐台１０２上の金属膜の配置が異なる。対向する四角錐台１０２の側面１０２ａと１０２ｂの上面のみならず頂面１０２ｅ（図４では金属膜４０１に隠れて見えない）の上面にも金属膜４０１が形成されている。この金属膜４０１がボウタイアンテナを形成している。

図５は、本発明の実施の形態３における近視野光発生素子の製造方法を示す断面図である。図５左に断面Ａ、図５右に断面Ｂにおける断面図を示す。断面Ａと断面Ｂは図２と同様に定義する。まず実施の形態１と同様に四角錐台１０２を基板１０１上に形成する。つまり、図２のステップＳ２０３までは同様に加工をおこなう。
次に、ステップＳ５０１に示すように、四角錐台１０２を覆うように金属膜５０１を形成する。スパッタ法にて形成すると良い。

次に、ステップＳ５０２に示すように、側面１０２ｂに対して垂直な方向Ｗ５０１から、スプレーコート法など指向性を有する樹脂膜形成方法を用いて、エッチングマスク５０２を形成する。このときエッチングマスク５０２は、成膜方法の指向性により陰になるから、側面１０２ａ上の金属膜５０１上には形成されない。
エッチングマスク５０２はフォトレジストなどの樹脂膜からなり、その膜厚は数十ｎｍから数μｍである。

次に、ステップＳ５０３に示すように、金属膜５０１のエッチングをおこなう。金属膜５０１の材料はＡｕであるから、ヨウ素ヨウ化カリウム水溶液を用いてエッチングする。このとき、エッチングマスク５０２に覆われていない側面１０２ａ上の金属膜５０１のみが除去される。

次に、ステップＳ５０４に示すように、側面１０２ａに対して垂直な方向Ｗ５０２から、スプレーコート法など指向性を有する樹脂膜形成方法を用いて、エッチングマスク５０３を形成する。このときエッチングマスク５０３は、成膜方法の指向性により陰になるから、側面１０２ｂ上の金属膜５０１上には形成されない。エッチングマスク５０３はフォトレジストなどの樹脂膜からなり、その膜厚は数十ｎｍから数μｍである。

次に、ステップＳ５０５に示すように、金属膜５０１のエッチングはヨウ素ヨウ化カリウム水溶液を用いておこなう。このとき、エッチングマスク５０３に覆われていない側面１０２ｂ上の金属膜５０１のみが除去され、ステップＳ５０６に示すように、金属膜５０１が金属膜４０１に加工される。

本実施の形態では、実施の形態１の効果に加えて、実施の形態１と異なり、金属膜５０１を基板と平行に入射させて形成しないため、基板１０１上に複数個の四角錐台１０２を形成しても、金属膜形成時に互いに陰にならないため都合がよく、近視野光発生素子を大量に製造することに適している。

また、実施の形態２や３と異なり、バリを発生させないため、バリを除去する工程が不要になり、製造コストを低減させることとができる。

（実施の形態５）
図１０は、本発明の実施の形態５における近視野光発生素子の製造方法を示す断面図である。図１０左に断面Ａ、図１０右に断面Ｂにおける断面図を示す。断面Ａと断面Ｂは図２と同様に定義する。本実施の形態は実施の形態４に類似なものであるが、エッチングマスクとして樹脂膜の代わりに金属膜を用いる点が異なる。以下に、詳細を述べる。

まず実施の形態１と同様に四角錐台１０２を基板１０１上に形成する。つまり、図２のステップＳ２０３までは同様に加工をおこなう。
次に、ステップＳ１００１に示すように、四角錐台１０２を覆うように金属膜１００１を形成する。スパッタ法にて形成すると良い。

次に、ステップＳ１００２に示すように、側面１０２ｂに対して垂直な方向Ｗ１００１から、真空蒸着法など指向性を有する成膜方法を用いて、エッチングマスク１００２を形成する。このときエッチングマスク１００２は、成膜方法の指向性により陰になるから、側面１０２ａ上の金属膜１００１上には形成されない。エッチングマスク１００２はＣｒ膜からなり、その膜厚は数十ｎｍから数百ｎｍである。

次に、ステップＳ１００３に示すように、金属膜１００１のエッチングをおこなう。金属膜１００１の材料はＡｕであるから、ヨウ素ヨウ化カリウム水溶液を用いてエッチングする。このとき、エッチングマスク１００２はヨウ素ヨウ化カリウム水溶液に侵されないＣｒ膜で形成されているから、エッチングマスク１００２に覆われていない側面１０２ａ上の金属膜１００１のみが除去される。

次に、ステップＳ１００４に示すように、側面１０２ａに対して垂直な方向Ｗ１００２から、真空蒸着法など指向性を有する成膜方法を用いて、エッチングマスク１００３を形成する。このときエッチングマスク１００３は、成膜方法の指向性により陰になるから、側面１０２ｂ上の金属膜１００１上には形成されない。エッチングマスク１００３はＣｒ膜からなり、その膜厚は数十ｎｍから数百ｎｍである。

次に、ステップＳ１００５に示すように、金属膜１００１のエッチングはヨウ素ヨウ化カリウム水溶液を用いておこなう。このとき、エッチングマスク１００３はヨウ素ヨウ化カリウム水溶液に侵されないＣｒ膜で形成されているから、エッチングマスク１００３に覆われていない側面１０２ｂ上の金属膜１００１のみが除去され、ステップＳ１００６に示すように、金属膜１００１が金属膜４０１に加工される。

本実施の形態では、実施の形態４の効果に加えて、真空蒸着法などの金属膜形成法によってエッチングマスクを形成するため、金属膜の加工を精度良くおこなうことができる。

（実施の形態６）
図６に本発明の実施の形態６における近視野光発生素子の上面図を示す。基本的な構造は図１に示したものと変わらないが、以下の点が異なる。四角錐台１０２上には遮光膜６０１が形成されている。遮光膜６０１は四角錐台１０２の側面１０２ａ、１０２ｂ（図６では金属膜６０３に隠れて見えない）、１０２ｃ、１０２ｄのうち、頂面１０２ｅ近傍以外の領域を覆っている。遮光膜６０１は膜厚数百ｎｍのＡｌ膜である。側面１０２ａの上面および側面１０２ａ上の遮光膜６０１の上面に金属膜６０２が形成されている。なお、図6には、遮光膜６０１の様子を説明するために金属膜６０２の一部のみが示されている。また、側面１０２ｂおよび側面１０２ｂ上の遮光膜６０１の上面に金属膜６０３が形成されている。金属膜６０２と金属膜６０３は膜厚数ｎｍから数十ｎｍのＡｕ膜である。この金属膜６０２と金属膜６０３がいわゆるボウタイアンテナを形成している。遮光膜６０１によって頂面１０２ｅ近傍以外からは光は出射しないから、バックグラウンド光が減少し、Ｓ／Ｎを上昇させることができる。

図７は本発明の実施の形態６における近視野光発生素子の製造方法を示す断面図である。図７左に断面Ａ、図７右に断面Ｂにおける断面図を示す。断面Ａと断面Ｂは図２と同様に定義する。まず実施の形態１と同様に四角錐台１０２を基板１０１上に形成する。つまり、図２のステップＳ２０３までは同様に加工をおこなう。

次に、ステップＳ７０１に示すように、四角錐台１０２を覆うように遮光膜母材７０１を形成する。遮光膜６０１の材料にはＡｌを用い、その膜厚は３００ｎｍ程度である。スパッタ法にて形成すると良い。

次に、ステップＳ７０２に示すように、遮光膜母材７０１を塑性変形させることによって、頂面１０２ｅと側面１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ、１０２ｄの頂面１０２ｅ近傍の一部を露出させて、遮光膜６０１を形成する。この手法は、特開２００２−７１５４５号公報に詳しく記載されている。露出量は数百ｎｍとする。

次に、ステップＳ７０３に示すように、側面１０２ａの遮光膜６０１から露出した面上に金属膜６０２を形成する。金属膜６０２の材料はＡｕを用いる。金属膜６０２の形成には真空蒸着法を用いる。この際、側面１０２ａの正面かつ基板１０１と平行な方向Ｗ７０１から蒸着源を入射すると、側面１０２ｂ、１０２ｃ、１０２ｄおよび頂面１０２ｅの上には金属膜は形成されない。

次にステップＳ７０４に示すように、側面１０２ｂの遮光膜６０１から露出した面上に金属膜６０３を形成する。金属膜６０３の材料はＡｕを用いる。金属膜６０３の形成には真空蒸着法を用いる。この際、側面１０２ｂの正面かつ基板１０１と平行な方向Ｗ７０２から蒸着源を入射すると、側面１０２ａ、１０２ｃ、１０２ｄおよび頂面１０２ｅには金属膜は形成されず、最終的には側面１０２ａと側面１０２ｂのそれぞれ頂面１０２ｅ近傍の上に金属膜６０２と金属膜６０３が形成される。

本実施の形態では、実施の形態１の効果に加えて、遮光膜７０１を塑性変形させる量によって、金属膜６０２と金属膜６０３が四角錐台１０２と接する面積を制御することが出来、ボウタイアンテナの形状を自由に選ぶことが出来る。

（実施の形態７）
図８に本発明の実施の形態７における近視野光発生素子の上面図を示す。基本的な構造は図１に示したものと変わらないが、錐台８０１の頂面８０１ｅが長方形ではなく鼓形になっている点が異なる。錐台８０１の側面のうち向かい合う２面にそれぞれ金属膜８０２と金属膜８０３が形成されている。このような形においても、実施の形態１、２または３に示したような製造方法を用いて製造することができる。

１０１基板
１０２四角錐台
１０２ａ側面
１０２ｂ側面
１０２ｃ側面
１０２ｄ側面
１０２ｅ頂面
１０３金属膜
１０４金属膜
２０１エッチングマスク
３０１犠牲層
３０２金属膜
３０３バリ
３０４犠牲層
３０５金属膜
３０６バリ
４０１金属膜
５０１金属膜
５０２エッチングマスク
５０３エッチングマスク
６０１遮光膜
６０２金属膜
６０３金属膜
７０１遮光膜母材
８０１錐台
８０１ｅ頂面
８０２金属膜
８０３金属膜
９０１犠牲層
９０２金属膜
９０３バリ
９０４犠牲層
９０５金属膜
９０６バリ
１００１金属膜
１００２エッチングマスク
１００３エッチングマスク

Claims

頂面と４つの側面からなる錐台に金属膜を有する近視野光発生素子の製造方法であって、
前記頂面と相似な形状のエッチングマスクを基板上に形成する工程と、
前記エッチングマスクをマスク材として前記基板を等方性エッチングすることにより、前記基板から前記錐台を形成する工程と、
前記錐台の向かい合う２つの前記側面に第１の金属膜を形成する第１の金属膜形成工程とを含み、
前記第１の金属膜形成工程は、
前記頂面と前記側面とを前記第１の金属膜で覆う第１の金属膜成膜工程と、
任意の前記複数の側面上にある前記第１の金属膜の上にエッチングマスクを形成するマスク形成工程と、
前記エッチングマスクをマスク材として前記第１の金属膜をエッチングすることにより前記マスクが形成されていない残りの前記複数の側面上の第１の金属膜を除去する第１の金属膜除去工程とを含むことを特徴とする近視野光発生素子の製造方法。
前記マスク形成工程は、
前記エッチングマスクの材料を、所定の前記側面に垂直な方向から、前記所定の側面に向かって入射させることにより、少なくとも前記所定の側面に対向する面には前記エッチングマスクを形成しないことを特徴とする請求項１に記載の近視野光発生素子の製造方法。
前記マスク形成工程と、前記第１の金属膜除去工程とを繰り返すことで、前記複数の側面上に前記第１の金属膜を複数形成することを特徴とする請求項１または２のいずれか１項に記載の近視野光素子の製造方法。
前記マスク形成工程は、真空蒸着装置を用いておこなう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の製造方法。
前記錐台の前記側面を前記頂面近傍を残して第２の金属膜で覆う第２の金属膜形成工程を含む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の製造方法。
前記第２の金属膜形成工程は、
前記錐台の全体を前記第２の金属膜で覆う第２の金属膜成膜工程と、
前記頂面近傍の前記第２の金属膜を塑性変形させ、前記頂面近傍から除去する第２の金属膜除去工程と、
からなることを特徴とする請求項５に記載の近視野光発生素子の製造方法。
前記第２の金属膜は前記第１の金属膜とは異なる材質であることを特徴とする請求項５または６のいずれか１項に記載の近視野光発生素子の製造方法。
前記第２の金属膜がＡｌからなる成膜源を用いて形成されることを特徴とする請求項５から７のいずれか１項に記載の近視野光発生素子の製造方法。
前記第１の金属膜がＡｕまたはＡｇからなる成膜源を用いて形成されることを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の近視野光発生素子の製造方法。
前記第１の金属膜が真空蒸着装置を用いて形成されることを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載の近視野光発生素子の製造方法。