JP3524343B2 - 微小開口の形成方法と微小開口を有する突起、及びそれらによるプローブまたはマルチプローブ、並びに該プローブを用いた表面観察装置、露光装置、情報処理装置 - Google Patents
微小開口の形成方法と微小開口を有する突起、及びそれらによるプローブまたはマルチプローブ、並びに該プローブを用いた表面観察装置、露光装置、情報処理装置Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、微小開口の形成方
法と微小開口を有する突起、及びそれらによるプローブ
またはマルチプローブ、並びに該プローブを用いた表面
観察装置、露光装置、情報処理装置に関し、特に、近視
野光学顕微鏡等に用いられるエバネッセント光検出また
は照射用の探針（微小ティップ）とその製造方法、及び
該探針を有するプローブに関するものである。
法と微小開口を有する突起、及びそれらによるプローブ
またはマルチプローブ、並びに該プローブを用いた表面
観察装置、露光装置、情報処理装置に関し、特に、近視
野光学顕微鏡等に用いられるエバネッセント光検出また
は照射用の探針（微小ティップ）とその製造方法、及び
該探針を有するプローブに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】最近、導体の表面原子の電子構造を直接
観察できる走査型トンネル顕微鏡（以下、「ＳＴＭ」と
いう）が開発されて（Ｇ．Ｂｉｎｎｉｇ ｅｔ ａ
ｌ．，Ｐｈｙｓ．Ｒｅｖ．Ｌｅｔｔ，４９，５７（１９
８２））、単結晶、非晶質を問わず実空間像を高い分解
能で測定ができるようになって以来、走査型プローブ顕
微鏡（以下、「ＳＰＭ」という）が材料の微細構造評価
の分野でさかんに研究されるようになってきた。ＳＰＭ
としては、微小探針を有するプローブを評価する試料に
近接させることにより得られるトンネル電流、原子間
力、磁気力、光等を用いて表面の構造を検出する走査型
トンネル顕微鏡（ＳＴＭ）、原子間力顕微鏡（ＡＦ
Ｍ）、磁気力顕微鏡（ＭＦＭ）等がある。また、ＳＴＭ
を発展させたものとして、尖鋭なプローブ先端の微小開
口からしみ出すエバネッセント光を試料表面から光プロ
ーブで検出して試料表面を調べる走査型近接場光顕微鏡
（以下ＳＮＯＭと略す）［Ｄｕｒｉｇ他，Ｊ．Ａｐｐ
ｌ．Ｐｈｙｓ．５９，３３１８（１９８６）］が開発さ
れた。
観察できる走査型トンネル顕微鏡（以下、「ＳＴＭ」と
いう）が開発されて（Ｇ．Ｂｉｎｎｉｇ ｅｔ ａ
ｌ．，Ｐｈｙｓ．Ｒｅｖ．Ｌｅｔｔ，４９，５７（１９
８２））、単結晶、非晶質を問わず実空間像を高い分解
能で測定ができるようになって以来、走査型プローブ顕
微鏡（以下、「ＳＰＭ」という）が材料の微細構造評価
の分野でさかんに研究されるようになってきた。ＳＰＭ
としては、微小探針を有するプローブを評価する試料に
近接させることにより得られるトンネル電流、原子間
力、磁気力、光等を用いて表面の構造を検出する走査型
トンネル顕微鏡（ＳＴＭ）、原子間力顕微鏡（ＡＦ
Ｍ）、磁気力顕微鏡（ＭＦＭ）等がある。また、ＳＴＭ
を発展させたものとして、尖鋭なプローブ先端の微小開
口からしみ出すエバネッセント光を試料表面から光プロ
ーブで検出して試料表面を調べる走査型近接場光顕微鏡
（以下ＳＮＯＭと略す）［Ｄｕｒｉｇ他，Ｊ．Ａｐｐ
ｌ．Ｐｈｙｓ．５９，３３１８（１９８６）］が開発さ
れた。
【０００３】さらに、試料裏面からプリズムを介して全
反射の条件で光を入射させ、試料表面へしみ出すエバネ
ッセント光を試料表面から光プローブで検出して試料表
面を調べるＳＮＯＭの一種であるフォトンＳＴＭ（以下
ＰＳＴＭと略す）［Ｒｅｄｄｉｃｋ他，Ｐｈｙｓ．Ｒｅ
ｖ．Ｂ３９，７６７（１９８９）］も開発された。さ
て、上記のＳＮＯＭにおいては、光プローブの先端径が
分解能を決定するため、プローブ表面を遮光し、先端に
微小な開口を形成することにより光の出口を小さくする
方法が取られている。このような微小開口の形成方法と
しては、透明結晶の劈開面の交点を金属でコーティング
し、これを固い面に押しつけ交点部分の金属を除去して
交点を露出させ微小開口をする方法（図７（ａ）参照）
が提案されている（欧州特許ＥＰＯ１１２４０２号）。
また、光ファイバープローブを回転させながらある方向
からのみメタルを蒸着することにより、メタルの堆積し
ない部分を作って微小開口を形成する方法がある（図７
（ｂ）参照）。
反射の条件で光を入射させ、試料表面へしみ出すエバネ
ッセント光を試料表面から光プローブで検出して試料表
面を調べるＳＮＯＭの一種であるフォトンＳＴＭ（以下
ＰＳＴＭと略す）［Ｒｅｄｄｉｃｋ他，Ｐｈｙｓ．Ｒｅ
ｖ．Ｂ３９，７６７（１９８９）］も開発された。さ
て、上記のＳＮＯＭにおいては、光プローブの先端径が
分解能を決定するため、プローブ表面を遮光し、先端に
微小な開口を形成することにより光の出口を小さくする
方法が取られている。このような微小開口の形成方法と
しては、透明結晶の劈開面の交点を金属でコーティング
し、これを固い面に押しつけ交点部分の金属を除去して
交点を露出させ微小開口をする方法（図７（ａ）参照）
が提案されている（欧州特許ＥＰＯ１１２４０２号）。
また、光ファイバープローブを回転させながらある方向
からのみメタルを蒸着することにより、メタルの堆積し
ない部分を作って微小開口を形成する方法がある（図７
（ｂ）参照）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例においては、ファイバープローブ１本に対する微小
開口を形成するためのプロセスが不可欠であり、生産性
が低く、かつ、微小開口の集積化が困難であるという問
題点があった。また、微小開口の径を厳密に制御するの
が困難で再現性が得にくいという問題点があった。そこ
で、本発明は、上記従来技術の課題を解決し、微小な開
口を再現性良く形成でき、また、基板上に集積化が容易
で、複数の微小開口を形成したときに開口径のばらつき
が小さく、バッチプロセスでの形成により生産性の高い
微小開口の形成方法と微小開口を有する突起、及びそれ
らによるプローブまたはマルチプローブ、並びに該プロ
ーブを用いた表面観察装置、露光装置、情報処理装置を
提供することを目的としている。
来例においては、ファイバープローブ１本に対する微小
開口を形成するためのプロセスが不可欠であり、生産性
が低く、かつ、微小開口の集積化が困難であるという問
題点があった。また、微小開口の径を厳密に制御するの
が困難で再現性が得にくいという問題点があった。そこ
で、本発明は、上記従来技術の課題を解決し、微小な開
口を再現性良く形成でき、また、基板上に集積化が容易
で、複数の微小開口を形成したときに開口径のばらつき
が小さく、バッチプロセスでの形成により生産性の高い
微小開口の形成方法と微小開口を有する突起、及びそれ
らによるプローブまたはマルチプローブ、並びに該プロ
ーブを用いた表面観察装置、露光装置、情報処理装置を
提供することを目的としている。
【０００５】
【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、微小開口の形成方法と微小開口を有する突
起、及びそれらによるプローブまたはマルチプローブ、
並びに該プローブを用いた表面観察装置、露光装置、情
報処理装置を、つぎのように構成したことを特徴とする
ものである。すなわち、本発明の微小開口の形成方法
は、基板に薄膜層よりなる突起または凹部を形成し、該
突起の表面または該凹部の裏面に膜厚調整層をその膜厚
が周囲よりも薄くなるように堆積し、該膜厚調整層をエ
ッチングすることにより該突起または該凹部の先端部を
露出させ、その露出した先端部をエッチングして該部に
微小開口を形成することを特徴としている。また、本発
明の微小開口の形成方法は、 （ａ）基板上に薄膜層よりなる突起を形成する工程と、 （ｂ）前記薄膜層上に膜厚調整層を堆積し、前記突起の
先端部における膜厚調整層の膜厚を、周囲よりも薄く形
成する工程と、 （ｃ）前記膜厚調整層をエッチングして前記薄膜層より
なる突起の先端部を、該膜厚調整層から露出させる工程
と、 （ｄ）前記露出した薄膜層よりなる突起の先端部を、エ
ッチングして該部に微小開口を形成する工程と、 を少なくとも有することを特徴としている。また、本発
明の微小開口の形成方法は、 （ａ）基板の表面に凹部を形成する工程と、 （ｂ）前記基板の凹部を含む基板表面に、薄膜層を形成
する工程と、 （ｃ）前記基板の裏面から選択的に基板をエッチング
し、前記基板の凹部先端部に形成された薄膜層を、該基
板の裏面から露出させる工程と、 （ｄ）前記基板の裏面に膜厚調整層を堆積し、前記基板
の裏面から露出した凹部先端部に形成された薄膜層にお
ける膜厚調整層の膜厚を、周囲よりも薄く形成する工程
と、 （ｅ）前記膜厚調整層をエッチングして、前記凹部先端
部に形成された薄膜層を該膜厚調整層から露出させる工
程と、 （ｆ）前記露出した凹部先端部に形成された薄膜層を、
エッチングして該部に微小開口を形成する工程と、 を少なくとも有することを特徴としている。また、本発
明のこれらの方法は、前記基板の表面に凹部を形成する
工程が、単結晶シリコン基板に、結晶異方性エッチング
によって逆ピラミッド状の凹部を形成することにより行
われることを特徴としている。また、本発明のこれらの
方法は、前記膜厚調整層の形成が、塑性材料を成膜し、
その後に熱処理によって粘性流動させることにより行わ
れることを特徴としている。また、本発明のこれらの方
法は、前記塑性材料が、ガラスよりなることを特徴とし
ている。また、本発明のこれらの方法は、前記塑性材料
が、りんガラスであることを特徴としている。また、本
発明のこれらの方法は、前記微小開口が、基板上に複数
形成されることを特徴としている。また、本発明の微小
開口を有する突起は、それが、基板に薄膜層により形成
された突起の表面または凹部の裏面に、膜厚調整層をそ
の膜厚が周囲よりも薄くなるように堆積し、該膜厚調整
層をエッチングして該突起または該凹部の先端部を露出
させ、その露出した先端部をエッチングして該部に微小
開口を形成することによって構成されていることを特徴
としている。また、本発明の微小開口を有する突起は、
膜厚調整層が、熱処理により粘性流動を生じる塑性材料
であることを特徴としている。また、本発明の微小開口
を有する突起は、前記塑性材料が、ガラスよりなること
を特徴としている。また、本発明の微小開口を有する突
起は、前記塑性材料が、りんガラスであることを特徴と
している。また、本発明の微小開口を有する突起は、前
記微小開口を有する突起が、基板上に複数形成されるこ
とを特徴としている。また、本発明の微小開口を有する
突起を具備したプローブは、該微小開口が、上記した本
発明のいずれかに記載の微小開口の形成方法によって形
成されてなり、または、該微小開口有する突起が、上記
した本発明のいずれかに記載の微小開口を有する突起に
よって構成されていることを特徴としている。また、本
発明のマルチプローブは、上記した本発明のプローブを
基板上に複数形成したマルチプローブであって、該プロ
ーブの少なくとも１つ以上に発光素子及び該発光素子を
作用させるための配線電極、または受光素子及び該受光
素子を作用させるための配線電極を有していることを特
徴としている。また、本発明のマルチプローブは、上記
した本発明のプローブを基板上に複数形成したマルチプ
ローブであって、該プローブの少なくとも１つ以上に発
光素子と受光素子、及び発光素子と受光素子を作用させ
るための配線電極を有していることを特徴としている。
また、本発明の表面観察装置は、プローブまたはマルチ
プローブを用いた表面観察装置であって、該プローブま
たは該マルチプローブが上記した本発明のいずれかに記
載のプローブまたはマルチプローブであることを特徴と
している。また、本発明の露光装置は、プローブまたは
マルチプローブを用いた露光装置であって、該プローブ
または該マルチプローブが上記した本発明のいずれかに
記載のプローブまたはマルチプローブであることを特徴
としている。また、本発明の情報処理装置は、プローブ
またはマルチプローブを用いた情報処理装置であって、
該プローブまたは該マルチプローブが上記した本発明の
いずれかに記載のプローブまたはマルチプローブである
ことを特徴としている。
決するため、微小開口の形成方法と微小開口を有する突
起、及びそれらによるプローブまたはマルチプローブ、
並びに該プローブを用いた表面観察装置、露光装置、情
報処理装置を、つぎのように構成したことを特徴とする
ものである。すなわち、本発明の微小開口の形成方法
は、基板に薄膜層よりなる突起または凹部を形成し、該
突起の表面または該凹部の裏面に膜厚調整層をその膜厚
が周囲よりも薄くなるように堆積し、該膜厚調整層をエ
ッチングすることにより該突起または該凹部の先端部を
露出させ、その露出した先端部をエッチングして該部に
微小開口を形成することを特徴としている。また、本発
明の微小開口の形成方法は、 （ａ）基板上に薄膜層よりなる突起を形成する工程と、 （ｂ）前記薄膜層上に膜厚調整層を堆積し、前記突起の
先端部における膜厚調整層の膜厚を、周囲よりも薄く形
成する工程と、 （ｃ）前記膜厚調整層をエッチングして前記薄膜層より
なる突起の先端部を、該膜厚調整層から露出させる工程
と、 （ｄ）前記露出した薄膜層よりなる突起の先端部を、エ
ッチングして該部に微小開口を形成する工程と、 を少なくとも有することを特徴としている。また、本発
明の微小開口の形成方法は、 （ａ）基板の表面に凹部を形成する工程と、 （ｂ）前記基板の凹部を含む基板表面に、薄膜層を形成
する工程と、 （ｃ）前記基板の裏面から選択的に基板をエッチング
し、前記基板の凹部先端部に形成された薄膜層を、該基
板の裏面から露出させる工程と、 （ｄ）前記基板の裏面に膜厚調整層を堆積し、前記基板
の裏面から露出した凹部先端部に形成された薄膜層にお
ける膜厚調整層の膜厚を、周囲よりも薄く形成する工程
と、 （ｅ）前記膜厚調整層をエッチングして、前記凹部先端
部に形成された薄膜層を該膜厚調整層から露出させる工
程と、 （ｆ）前記露出した凹部先端部に形成された薄膜層を、
エッチングして該部に微小開口を形成する工程と、 を少なくとも有することを特徴としている。また、本発
明のこれらの方法は、前記基板の表面に凹部を形成する
工程が、単結晶シリコン基板に、結晶異方性エッチング
によって逆ピラミッド状の凹部を形成することにより行
われることを特徴としている。また、本発明のこれらの
方法は、前記膜厚調整層の形成が、塑性材料を成膜し、
その後に熱処理によって粘性流動させることにより行わ
れることを特徴としている。また、本発明のこれらの方
法は、前記塑性材料が、ガラスよりなることを特徴とし
ている。また、本発明のこれらの方法は、前記塑性材料
が、りんガラスであることを特徴としている。また、本
発明のこれらの方法は、前記微小開口が、基板上に複数
形成されることを特徴としている。また、本発明の微小
開口を有する突起は、それが、基板に薄膜層により形成
された突起の表面または凹部の裏面に、膜厚調整層をそ
の膜厚が周囲よりも薄くなるように堆積し、該膜厚調整
層をエッチングして該突起または該凹部の先端部を露出
させ、その露出した先端部をエッチングして該部に微小
開口を形成することによって構成されていることを特徴
としている。また、本発明の微小開口を有する突起は、
膜厚調整層が、熱処理により粘性流動を生じる塑性材料
であることを特徴としている。また、本発明の微小開口
を有する突起は、前記塑性材料が、ガラスよりなること
を特徴としている。また、本発明の微小開口を有する突
起は、前記塑性材料が、りんガラスであることを特徴と
している。また、本発明の微小開口を有する突起は、前
記微小開口を有する突起が、基板上に複数形成されるこ
とを特徴としている。また、本発明の微小開口を有する
突起を具備したプローブは、該微小開口が、上記した本
発明のいずれかに記載の微小開口の形成方法によって形
成されてなり、または、該微小開口有する突起が、上記
した本発明のいずれかに記載の微小開口を有する突起に
よって構成されていることを特徴としている。また、本
発明のマルチプローブは、上記した本発明のプローブを
基板上に複数形成したマルチプローブであって、該プロ
ーブの少なくとも１つ以上に発光素子及び該発光素子を
作用させるための配線電極、または受光素子及び該受光
素子を作用させるための配線電極を有していることを特
徴としている。また、本発明のマルチプローブは、上記
した本発明のプローブを基板上に複数形成したマルチプ
ローブであって、該プローブの少なくとも１つ以上に発
光素子と受光素子、及び発光素子と受光素子を作用させ
るための配線電極を有していることを特徴としている。
また、本発明の表面観察装置は、プローブまたはマルチ
プローブを用いた表面観察装置であって、該プローブま
たは該マルチプローブが上記した本発明のいずれかに記
載のプローブまたはマルチプローブであることを特徴と
している。また、本発明の露光装置は、プローブまたは
マルチプローブを用いた露光装置であって、該プローブ
または該マルチプローブが上記した本発明のいずれかに
記載のプローブまたはマルチプローブであることを特徴
としている。また、本発明の情報処理装置は、プローブ
またはマルチプローブを用いた情報処理装置であって、
該プローブまたは該マルチプローブが上記した本発明の
いずれかに記載のプローブまたはマルチプローブである
ことを特徴としている。
【０００６】
【発明の実施の形態】本発明の上記した微小開口を有す
る突起は、特にエバネッセント光を検知または照射する
ために構成したものである。まず、その形成方法につい
て、以下説明する。第１に、遮光層となる薄膜よりなる
突起部を基板上に形成する。薄膜よりなる突起の作製方
法としては例えば特開平０６−０８４４５５号公報に開
示された方法がある。すなわち、第１基板に突起の型と
なる凹部を形成し、その表面に剥離層を形成し、その上
に薄膜層を形成し、これを接合層を有する第２基板上に
転写することにより薄膜層よりなる突起を形成する。ま
た、基板表面に突起の型となる凹部を形成した上に薄膜
層を形成した後、基板を選択的に裏面からエッチングす
ることにより突起を形成する方法がある。上記の凹部形
成方法としては形状再現性の良い結晶異方性エッチング
を用いるのが好ましい。また、光透過性の材料を堆積あ
るいはエッチングして形成した突起の表面に遮光層をコ
ートしてもよい。また、犠牲層による突起の表面に遮光
層を成膜した後、犠牲層を除去してもよい。遮光層とし
ては反射率の高い金属が好ましいが、目的に応じて選択
されて良い。
る突起は、特にエバネッセント光を検知または照射する
ために構成したものである。まず、その形成方法につい
て、以下説明する。第１に、遮光層となる薄膜よりなる
突起部を基板上に形成する。薄膜よりなる突起の作製方
法としては例えば特開平０６−０８４４５５号公報に開
示された方法がある。すなわち、第１基板に突起の型と
なる凹部を形成し、その表面に剥離層を形成し、その上
に薄膜層を形成し、これを接合層を有する第２基板上に
転写することにより薄膜層よりなる突起を形成する。ま
た、基板表面に突起の型となる凹部を形成した上に薄膜
層を形成した後、基板を選択的に裏面からエッチングす
ることにより突起を形成する方法がある。上記の凹部形
成方法としては形状再現性の良い結晶異方性エッチング
を用いるのが好ましい。また、光透過性の材料を堆積あ
るいはエッチングして形成した突起の表面に遮光層をコ
ートしてもよい。また、犠牲層による突起の表面に遮光
層を成膜した後、犠牲層を除去してもよい。遮光層とし
ては反射率の高い金属が好ましいが、目的に応じて選択
されて良い。
【０００７】第２に、突起部を有する側の基板上に膜厚
調整層を形成する。膜厚調整層としては例えば熱処理に
より粘性流動（リフロー）をおこす熱塑性材料を用い
る。すなわち、熱により塑性変形を起こす塑性材料を成
膜して熱処理を施すことにより、塑性材料の膜厚を突起
先端部分において周囲より薄くすることができる。用い
る塑性材料としては熱処理により結晶化が起こらず、リ
フローし、探針材料との反応性が小さいガラス材料が好
ましい。特に、Ｔｅｔｒａｅｔｈｙｌｏｒｔｈｏｓｉｌ
ｃａｔｅ（ＴＥＯＳ）、Ｄｉｅｔｈｙｌｓｉｌａｎｅ等
の有機シリコンソースを原料ガスとしてＣｈｅｍｉｃａ
ｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ（ＣＶＤ）法に
より形成されるガラスは膜厚が均一であり、比較的低温
にて再現性良く成膜でき塑性材料層として好ましい。ま
た、これら原料ガスにＴＭＰ（Ｔｒｉｍｅｔｈｙｌｐｈ
ｏｓｐｈａｔｅ）やＴＭＢ（Ｔｒｉｍｅｔｈｙｌｂｏｒ
ａｔｅ）をドープすることにより、りんガラス（ＰＳ
Ｇ：Ｐｈｏｓｐｈｏ−Ｓｉｌｉｃａｔｅ ｇｌａｓ
ｓ）、ＢＳＧ、ＢＰＳＧ等のガラスを得ることができ利
用できる。特に、ＰＳＧは４００℃程度以下の成膜温度
で成膜出来るため、塑性材料として、より好ましい。な
お、塑性材料層の形成方法としては、基板上に形成した
凹部上の形状を忠実に再現する方法であれば、薄膜作製
方法に制限されることはなく、従来公知の技術たとえば
真空蒸着法、スパッタ法、化学気相成長法、スピンナ塗
布方法、ディップ塗布方法等の薄膜作製技術を用いるこ
とが可能である。塑性材料を形成し熱処理を施す工程
は、半導体集積回路作製技術を基盤としており、作製再
現性の高い工程となっている。また、レジスト等をスピ
ンコートにて成膜した膜も同様の膜厚分布を得られるた
め、膜厚調整層として利用できる。
調整層を形成する。膜厚調整層としては例えば熱処理に
より粘性流動（リフロー）をおこす熱塑性材料を用い
る。すなわち、熱により塑性変形を起こす塑性材料を成
膜して熱処理を施すことにより、塑性材料の膜厚を突起
先端部分において周囲より薄くすることができる。用い
る塑性材料としては熱処理により結晶化が起こらず、リ
フローし、探針材料との反応性が小さいガラス材料が好
ましい。特に、Ｔｅｔｒａｅｔｈｙｌｏｒｔｈｏｓｉｌ
ｃａｔｅ（ＴＥＯＳ）、Ｄｉｅｔｈｙｌｓｉｌａｎｅ等
の有機シリコンソースを原料ガスとしてＣｈｅｍｉｃａ
ｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ（ＣＶＤ）法に
より形成されるガラスは膜厚が均一であり、比較的低温
にて再現性良く成膜でき塑性材料層として好ましい。ま
た、これら原料ガスにＴＭＰ（Ｔｒｉｍｅｔｈｙｌｐｈ
ｏｓｐｈａｔｅ）やＴＭＢ（Ｔｒｉｍｅｔｈｙｌｂｏｒ
ａｔｅ）をドープすることにより、りんガラス（ＰＳ
Ｇ：Ｐｈｏｓｐｈｏ−Ｓｉｌｉｃａｔｅ ｇｌａｓ
ｓ）、ＢＳＧ、ＢＰＳＧ等のガラスを得ることができ利
用できる。特に、ＰＳＧは４００℃程度以下の成膜温度
で成膜出来るため、塑性材料として、より好ましい。な
お、塑性材料層の形成方法としては、基板上に形成した
凹部上の形状を忠実に再現する方法であれば、薄膜作製
方法に制限されることはなく、従来公知の技術たとえば
真空蒸着法、スパッタ法、化学気相成長法、スピンナ塗
布方法、ディップ塗布方法等の薄膜作製技術を用いるこ
とが可能である。塑性材料を形成し熱処理を施す工程
は、半導体集積回路作製技術を基盤としており、作製再
現性の高い工程となっている。また、レジスト等をスピ
ンコートにて成膜した膜も同様の膜厚分布を得られるた
め、膜厚調整層として利用できる。
【０００８】第３に、微小開口を形成する。すなわち膜
厚調節層を等方的にエッチングすることにより膜厚の薄
い突起部の先端を最初に露出させることが可能である。
この後、露出した突起部（遮光層）の先端部をエッチン
グすることにより微小開口を形成することができる。上
記の方法による微小開口形成方法は、まず突起部（遮光
層）の先端形状が結晶異方性エッチング等により再現性
良く形成され、熱塑性材料の膜厚の分布は熱処理条件で
決まり、開口径はドライエッチの条件で決まる。それぞ
れに各開口における誤差が非常に小さいので、小さい微
小開口を再現性良く作製することができる。また、基板
上に複数の微小開口を形成した際もそれぞれの開口径ば
らつきを非常に小さく形成することができる。
厚調節層を等方的にエッチングすることにより膜厚の薄
い突起部の先端を最初に露出させることが可能である。
この後、露出した突起部（遮光層）の先端部をエッチン
グすることにより微小開口を形成することができる。上
記の方法による微小開口形成方法は、まず突起部（遮光
層）の先端形状が結晶異方性エッチング等により再現性
良く形成され、熱塑性材料の膜厚の分布は熱処理条件で
決まり、開口径はドライエッチの条件で決まる。それぞ
れに各開口における誤差が非常に小さいので、小さい微
小開口を再現性良く作製することができる。また、基板
上に複数の微小開口を形成した際もそれぞれの開口径ば
らつきを非常に小さく形成することができる。
【０００９】本発明には上記製造方法にて作製した微小
開口、又は微小開口を有する突起よりなるプローブまた
はマルチプローブ及び、これらを用いた表面観察装置、
露光装置、情報処理装置等が含まれる。本発明によるプ
ローブを試料に接近させて、ｘｙアクチュエータにより
試料面内方向に２次元の相対走査を行い、試料表面から
しみだすエバネッセント光を検知することにより試料の
表面状態を観察することが可能である。また、本発明に
よるプローブを用いてレジストに露光することにより光
の波長よりも微細なパターンを形成できる露光装置を作
製することが可能である。また、このプローブを用いて
記録媒体の微小領域における表面状態を変化させ、ま
た、これを観察することにより記録再生装置とすること
が可能である。この際、試料または記録媒体との間隔制
御・接触力制御はＳＮＯＭ信号自体を使うことが可能で
ある。また、ＳＴＭの手法やシェアフォースによる手法
も用いることができ、これらの手段は本発明を限定する
ものではない。また、本発明によるマルチプローブを用
いて情報を並列処理することにより転送レートの大きい
表面観察装置または露光装置または記録再生装置を提供
することが可能である。この場合の記録媒体としては、
電圧印加により光学特性が変化する記録媒体の例とし
て、特開平４−９０１５２号公報に記載されているよう
な電圧印加により、局所的に流れる電流によるジュール
熱によりジアセチレン誘導体重合体に構造変化が起こ
り、光の吸収帯のピーク波長がシフトするような１０，
１２−ペンタコサジイン酸が挙げられる。また、光照射
下の電圧印加により光学特性が変化する記録媒体の例と
して、特開平２−９８８４９号公報に記載されているよ
うな光を照射した場合のみシス型⇔トランス型の光異性
反応を起こしてレドックス・ペアを形成し、電界印加に
よりこのレドックス・ペア間でプロトン移動を起こすよ
うなキノン基およびヒドロキノン基を有するアゾ化合物
が挙げられる。
開口、又は微小開口を有する突起よりなるプローブまた
はマルチプローブ及び、これらを用いた表面観察装置、
露光装置、情報処理装置等が含まれる。本発明によるプ
ローブを試料に接近させて、ｘｙアクチュエータにより
試料面内方向に２次元の相対走査を行い、試料表面から
しみだすエバネッセント光を検知することにより試料の
表面状態を観察することが可能である。また、本発明に
よるプローブを用いてレジストに露光することにより光
の波長よりも微細なパターンを形成できる露光装置を作
製することが可能である。また、このプローブを用いて
記録媒体の微小領域における表面状態を変化させ、ま
た、これを観察することにより記録再生装置とすること
が可能である。この際、試料または記録媒体との間隔制
御・接触力制御はＳＮＯＭ信号自体を使うことが可能で
ある。また、ＳＴＭの手法やシェアフォースによる手法
も用いることができ、これらの手段は本発明を限定する
ものではない。また、本発明によるマルチプローブを用
いて情報を並列処理することにより転送レートの大きい
表面観察装置または露光装置または記録再生装置を提供
することが可能である。この場合の記録媒体としては、
電圧印加により光学特性が変化する記録媒体の例とし
て、特開平４−９０１５２号公報に記載されているよう
な電圧印加により、局所的に流れる電流によるジュール
熱によりジアセチレン誘導体重合体に構造変化が起こ
り、光の吸収帯のピーク波長がシフトするような１０，
１２−ペンタコサジイン酸が挙げられる。また、光照射
下の電圧印加により光学特性が変化する記録媒体の例と
して、特開平２−９８８４９号公報に記載されているよ
うな光を照射した場合のみシス型⇔トランス型の光異性
反応を起こしてレドックス・ペアを形成し、電界印加に
よりこのレドックス・ペア間でプロトン移動を起こすよ
うなキノン基およびヒドロキノン基を有するアゾ化合物
が挙げられる。
【００１０】
【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］実施例１は、微小開口をシリコン基板上に
マトリックス状に１０×１０の計１００個配置した微小
開口アレイ（図２（ａ）参照）及びその形成方法であ
る。本実施例による微小開口アレイの使用方法は、例え
ば図２（ｂ）に示すように、微小開口を有する面と反対
側から光を照射し、微小開口から出るエバネッセント光
が及ぶ距離までフォトレジストを接近させることによ
り、微細なパターンの露光を行うために用いる。図１は
本実施例による微小開口アレイの製造工程を示す断面図
であり、以下これをもちいて製造方法を説明する。ま
ず、面方位（１００）の単結晶シリコンウエハ基板１を
用意し、保護層２としてシリコン熱酸化膜を１００ｎｍ
形成した。次に、表面の保護層２の所望の箇所を、フォ
トリソグラフィとフッ化水素とフッ化アンモニウムの水
溶液によるエッチングによりパターニングし、５０μｍ
平方のシリコンを露出した。次に、水酸化カリウム水溶
液を用いた結晶軸異方性エッチングによりパターニング
部のシリコンを濃度３０％、液温９０℃の水酸化カリウ
ム水溶液を用いてエッチングした。この工程により（１
１１）面と等価な４つの面で囲まれた深さ約３５μｍの
逆ピラミッド状の凹部３が形成された（図１（ａ）参
照）。
マトリックス状に１０×１０の計１００個配置した微小
開口アレイ（図２（ａ）参照）及びその形成方法であ
る。本実施例による微小開口アレイの使用方法は、例え
ば図２（ｂ）に示すように、微小開口を有する面と反対
側から光を照射し、微小開口から出るエバネッセント光
が及ぶ距離までフォトレジストを接近させることによ
り、微細なパターンの露光を行うために用いる。図１は
本実施例による微小開口アレイの製造工程を示す断面図
であり、以下これをもちいて製造方法を説明する。ま
ず、面方位（１００）の単結晶シリコンウエハ基板１を
用意し、保護層２としてシリコン熱酸化膜を１００ｎｍ
形成した。次に、表面の保護層２の所望の箇所を、フォ
トリソグラフィとフッ化水素とフッ化アンモニウムの水
溶液によるエッチングによりパターニングし、５０μｍ
平方のシリコンを露出した。次に、水酸化カリウム水溶
液を用いた結晶軸異方性エッチングによりパターニング
部のシリコンを濃度３０％、液温９０℃の水酸化カリウ
ム水溶液を用いてエッチングした。この工程により（１
１１）面と等価な４つの面で囲まれた深さ約３５μｍの
逆ピラミッド状の凹部３が形成された（図１（ａ）参
照）。
【００１１】次に、保護層２をフッ化水素とフッ化アン
モニウムの水溶液により除去した後、裏面マスク層４お
よびエッチストップ層５として窒化シリコン膜を低圧化
学気相成長法により２００ｎｍ形成した（図１（ｂ）参
照）。次に、裏面マスク層４の所望の箇所を、フォトリ
ソグラフィと四フッ化炭素によるドライエッチングによ
りパターニングし、一部のシリコンを露出した。次に、
水酸化カリウム水溶液を用いた結晶軸異方性エッチング
によりパターニング部のシリコンを濃度３０％、液温１
１０℃の水酸化カリウム水溶液を用いてエッチングし
た。この工程により凹部３のエッチストップ層５の頂点
部が露出するまでエッチングした（図１（ｃ）参照）。
モニウムの水溶液により除去した後、裏面マスク層４お
よびエッチストップ層５として窒化シリコン膜を低圧化
学気相成長法により２００ｎｍ形成した（図１（ｂ）参
照）。次に、裏面マスク層４の所望の箇所を、フォトリ
ソグラフィと四フッ化炭素によるドライエッチングによ
りパターニングし、一部のシリコンを露出した。次に、
水酸化カリウム水溶液を用いた結晶軸異方性エッチング
によりパターニング部のシリコンを濃度３０％、液温１
１０℃の水酸化カリウム水溶液を用いてエッチングし
た。この工程により凹部３のエッチストップ層５の頂点
部が露出するまでエッチングした（図１（ｃ）参照）。
【００１２】次に、ポリシロキサンをスピンコートしゾ
ル状の膜を形成し３００℃にて加熱処理したＳＯＧ（Ｓ
ｐｉｎ−Ｏｎ−Ｇｌａｓｓ）からなる膜厚調整層を形成
した（図１（ｄ）参照）。次に、膜厚調整層６を４００
℃にて２０分の熱処理により塑性変形させて頂点部のＰ
ＳＧが薄くなるような分布を持たせた（図１（ｅ）参
照）。次に、エッチストップ層５の頂点部に微小開口７
が形成されるように、四フッ化炭素によるドライエッチ
ングにより膜厚調整層６及びエッチストップ層５をエッ
チングした（図１（ｆ）参照）。次に、基板１の表面か
ら真空蒸着法により金Ａｕを１００ｎｍ堆積し、遮光層
８とした（図１（ｇ）参照）。次に、基板カッターによ
りダイシングして、微小開口アレイチップが完成した
（図１（ｈ）参照）。
ル状の膜を形成し３００℃にて加熱処理したＳＯＧ（Ｓ
ｐｉｎ−Ｏｎ−Ｇｌａｓｓ）からなる膜厚調整層を形成
した（図１（ｄ）参照）。次に、膜厚調整層６を４００
℃にて２０分の熱処理により塑性変形させて頂点部のＰ
ＳＧが薄くなるような分布を持たせた（図１（ｅ）参
照）。次に、エッチストップ層５の頂点部に微小開口７
が形成されるように、四フッ化炭素によるドライエッチ
ングにより膜厚調整層６及びエッチストップ層５をエッ
チングした（図１（ｆ）参照）。次に、基板１の表面か
ら真空蒸着法により金Ａｕを１００ｎｍ堆積し、遮光層
８とした（図１（ｇ）参照）。次に、基板カッターによ
りダイシングして、微小開口アレイチップが完成した
（図１（ｈ）参照）。
【００１３】本実施例の形成方法においては、微小開口
径が図１（ｃ）におけるエッチングのストップ時間に依
存せず、膜厚調整層６の膜厚とその熱処理条件及びドラ
イエッチング条件により決定されるため、従来困難であ
ったエッチストップのタイミング制御を行わずとも常に
再現性良く微小開口が形成できた。また、複数の微小開
口を基板上に形成する際も開口径は基板厚や基板エッチ
レートばらつきに関係なく、凹部３の先端形状のみに依
存するため、それぞれの開口径をほぼ同一とすることが
できた。こうして作製した複数の微小探針をＳＥＭで観
察したところ、各微小開口は長方形に近い形をしており
その短径は２０ｎｍ±５ｎｍであった。
径が図１（ｃ）におけるエッチングのストップ時間に依
存せず、膜厚調整層６の膜厚とその熱処理条件及びドラ
イエッチング条件により決定されるため、従来困難であ
ったエッチストップのタイミング制御を行わずとも常に
再現性良く微小開口が形成できた。また、複数の微小開
口を基板上に形成する際も開口径は基板厚や基板エッチ
レートばらつきに関係なく、凹部３の先端形状のみに依
存するため、それぞれの開口径をほぼ同一とすることが
できた。こうして作製した複数の微小探針をＳＥＭで観
察したところ、各微小開口は長方形に近い形をしており
その短径は２０ｎｍ±５ｎｍであった。
【００１４】［実施例２］実施例２は、先端に微小開口
を有する突起を基板上に形成した光プローブである。本
実施例によるプローブの使用方法は、例えば、プローブ
裏面より光を導入して微小開口からエバネッセント光を
照射することによりフォトレジストの露光など微小領域
での表面状態を光により変化させるために用いられる
（図４（ａ）参照）。また、受光素子と組み合わせるこ
とにより、近接場光を検知する顕微鏡として使用するこ
とも可能である（図４（ｂ）参照）。
を有する突起を基板上に形成した光プローブである。本
実施例によるプローブの使用方法は、例えば、プローブ
裏面より光を導入して微小開口からエバネッセント光を
照射することによりフォトレジストの露光など微小領域
での表面状態を光により変化させるために用いられる
（図４（ａ）参照）。また、受光素子と組み合わせるこ
とにより、近接場光を検知する顕微鏡として使用するこ
とも可能である（図４（ｂ）参照）。
【００１５】図３は本実施例による光プローブの製造工
程をしめす断面図であり、以下これをもちいて製造方法
を説明する。まず、面方位（１００）の単結晶シリコン
ウエハよりなる第１基板１１を用意し、保護層としてシ
リコン熱酸化膜を１００ｎｍ形成した。次に、表面の保
護層の所望の箇所を、フォトリソグラフィとフッ化水素
とフッ化アンモニウムの水溶液によるエッチングにより
パターニングし、１０μｍ平方のシリコンを露出した。
次に、水酸化カリウム水溶液を用いた結晶軸異方性エッ
チングによりパターニング部のシリコンを濃度３０％、
液温９０℃の水酸化カリウム水溶液を用いてエッチング
した。この工程により（１１１）面と等価な４つの面で
囲まれた深さ約７μｍの逆ピラミッド状の凹部３が形成
された。次に、保護層２をフッ化水素とフッ化アンモニ
ウムの水溶液により除去した後、剥離層１３として窒化
シリコン膜を低圧化学気相成長法により２００ｎｍ形成
した。次に遮光層８としてスパッタリング法により金を
５ｎｍ、タングステンを１００ｎｍ、光透過層９として
スパッタリング法により二酸化シリコンを３００ｎｍ堆
積した後パターニングした（図３（ａ）参照）。
程をしめす断面図であり、以下これをもちいて製造方法
を説明する。まず、面方位（１００）の単結晶シリコン
ウエハよりなる第１基板１１を用意し、保護層としてシ
リコン熱酸化膜を１００ｎｍ形成した。次に、表面の保
護層の所望の箇所を、フォトリソグラフィとフッ化水素
とフッ化アンモニウムの水溶液によるエッチングにより
パターニングし、１０μｍ平方のシリコンを露出した。
次に、水酸化カリウム水溶液を用いた結晶軸異方性エッ
チングによりパターニング部のシリコンを濃度３０％、
液温９０℃の水酸化カリウム水溶液を用いてエッチング
した。この工程により（１１１）面と等価な４つの面で
囲まれた深さ約７μｍの逆ピラミッド状の凹部３が形成
された。次に、保護層２をフッ化水素とフッ化アンモニ
ウムの水溶液により除去した後、剥離層１３として窒化
シリコン膜を低圧化学気相成長法により２００ｎｍ形成
した。次に遮光層８としてスパッタリング法により金を
５ｎｍ、タングステンを１００ｎｍ、光透過層９として
スパッタリング法により二酸化シリコンを３００ｎｍ堆
積した後パターニングした（図３（ａ）参照）。
【００１６】次に、面方位（１００）の単結晶シリコン
ウエハよりなる第２基板１２を用意し、保護層として窒
化シリコン膜を２００ｎｍ形成した。次に、接合層１４
としてポリイミド膜を成膜し、パターニングした。次
に、裏面の保護層の所望の箇所を、フォトリソグラフィ
とフッ化水素とフッ化アンモニウムの水溶液によるエッ
チングによりパターニングし、裏面から第２基板１２及
び表面保護層をエッチングして貫通孔を形成した（図３
（ｂ）参照）。次に、第１基板１１と第２基板１２を図
のように接触させ、２００℃で熱処理することにより接
合層１４と光透過層９との界面での接合を行った（図３
（ｃ）参照）。次に、第１基板１１と第２基板１２を離
すことにより剥離層１３と遮光層８との界面で剥離さ
せ、第２基板１２に突起部を転写した。次に、ＴＥＯＳ
（Ｔｅｔｒａｅｔｈｙｌｏｒｔｈｏｓｉｌｃａｔｅ）と
ＴＭＰ（Ｔｒｉｍｅｔｈｙｌｐｈｏｓｐｈａｔｅ）とオ
ゾンを用いてＣｈｅｍｉｃａｌＶａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓ
ｉｔｉｏｎ（ＣＶＤ）法により、形成温度３５０℃に
て、基板１の表面からＰＳＧを１００ｎｍ成膜し膜厚調
整層６を形成した（図３（ｄ）参照）。次に、膜厚調整
層６を１１００℃にて２０分の熱処理により塑性変形さ
せて頂点部のＰＳＧが薄くなるような分布を持たせた
（図３（ｅ）参照）。次に、遮光層８の頂点部に微小開
口７が形成されるように、四フッ化炭素によるドライエ
ッチングにより膜厚調整層６及び遮光層８をエッチング
した（図３（ｆ）参照）。本実施例に示したプロセスに
より従来形成方法と比較して開口径が小さく、かつ、開
口径の再現性の高い微小開口を有する突起を形成するこ
とができた。また、本実施例によるプローブを用いた表
面観察装置において、高分解能のＳＮＯＭ像を得ること
ができた。
ウエハよりなる第２基板１２を用意し、保護層として窒
化シリコン膜を２００ｎｍ形成した。次に、接合層１４
としてポリイミド膜を成膜し、パターニングした。次
に、裏面の保護層の所望の箇所を、フォトリソグラフィ
とフッ化水素とフッ化アンモニウムの水溶液によるエッ
チングによりパターニングし、裏面から第２基板１２及
び表面保護層をエッチングして貫通孔を形成した（図３
（ｂ）参照）。次に、第１基板１１と第２基板１２を図
のように接触させ、２００℃で熱処理することにより接
合層１４と光透過層９との界面での接合を行った（図３
（ｃ）参照）。次に、第１基板１１と第２基板１２を離
すことにより剥離層１３と遮光層８との界面で剥離さ
せ、第２基板１２に突起部を転写した。次に、ＴＥＯＳ
（Ｔｅｔｒａｅｔｈｙｌｏｒｔｈｏｓｉｌｃａｔｅ）と
ＴＭＰ（Ｔｒｉｍｅｔｈｙｌｐｈｏｓｐｈａｔｅ）とオ
ゾンを用いてＣｈｅｍｉｃａｌＶａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓ
ｉｔｉｏｎ（ＣＶＤ）法により、形成温度３５０℃に
て、基板１の表面からＰＳＧを１００ｎｍ成膜し膜厚調
整層６を形成した（図３（ｄ）参照）。次に、膜厚調整
層６を１１００℃にて２０分の熱処理により塑性変形さ
せて頂点部のＰＳＧが薄くなるような分布を持たせた
（図３（ｅ）参照）。次に、遮光層８の頂点部に微小開
口７が形成されるように、四フッ化炭素によるドライエ
ッチングにより膜厚調整層６及び遮光層８をエッチング
した（図３（ｆ）参照）。本実施例に示したプロセスに
より従来形成方法と比較して開口径が小さく、かつ、開
口径の再現性の高い微小開口を有する突起を形成するこ
とができた。また、本実施例によるプローブを用いた表
面観察装置において、高分解能のＳＮＯＭ像を得ること
ができた。
【００１７】［実施例３］実施例３は、先端に微小開口
を有する突起よりなる光プローブを基板上にマトリック
ス状に１０×１０の計１００個配置したマルチ光プロー
ブである（図６参照）。それぞれの光プローブは面発光
レーザーよりなる発光素子およびこれを駆動するための
配線電極を有している。本実施例によるマルチ光プロー
ブの使用方法は、例えばそれぞれのプローブから照射さ
れる近接場光によりフォトレジストの露光など微小領域
での表面状態を変化させるために用いられる。この露光
を各プローブでのＯＮ／ＯＦＦ操作をしながら面内方向
に走査して行うことにより、微細パターンの形成速度を
向上させることができる。また、本実施例においては、
微小開口プローブを発光素子と組み合わせたが、アバラ
ンシェフォトダイオード等の受光素子と組み合わせてマ
ルチ受光素子とすることも可能である。
を有する突起よりなる光プローブを基板上にマトリック
ス状に１０×１０の計１００個配置したマルチ光プロー
ブである（図６参照）。それぞれの光プローブは面発光
レーザーよりなる発光素子およびこれを駆動するための
配線電極を有している。本実施例によるマルチ光プロー
ブの使用方法は、例えばそれぞれのプローブから照射さ
れる近接場光によりフォトレジストの露光など微小領域
での表面状態を変化させるために用いられる。この露光
を各プローブでのＯＮ／ＯＦＦ操作をしながら面内方向
に走査して行うことにより、微細パターンの形成速度を
向上させることができる。また、本実施例においては、
微小開口プローブを発光素子と組み合わせたが、アバラ
ンシェフォトダイオード等の受光素子と組み合わせてマ
ルチ受光素子とすることも可能である。
【００１８】図５は本実施例による光プローブの製造工
程をしめす断面図であり、以下これを用いて製造方法を
説明する。まず、面方位（１００）の単結晶シリコンウ
エハよりなる図１と同様の第１基板１１を用意し、保護
層としてシリコン熱酸化膜を１００ｎｍ形成した。次
に、表面の保護層の所望の複数箇所を、フォトリソグラ
フィとフッ化水素とフッ化アンモニウムの水溶液による
エッチングによりパターニングし、１０μｍ平方のシリ
コンを露出した。次に、水酸化カリウム水溶液を用いた
結晶軸異方性エッチングによりパターニング部のシリコ
ンを濃度３０％、液温９０℃の水酸化カリウム水溶液を
用いてエッチングした。この工程により（１１１）面と
等価な４つの面で囲まれた深さ約７μｍの逆ピラミッド
状の凹部３（図１参照）が形成された。次に、保護層２
（図１参照）をフッ化水素とフッ化アンモニウムの水溶
液により除去した後、剥離層１３として窒化シリコン膜
を低圧化学気相成長法により２００ｎｍ形成した。次に
遮光層８としてスパッタリング法により金を５ｎｍ、タ
ングステンを１００ｎｍ堆積した後パターニングした
（図５（ａ）参照）。
程をしめす断面図であり、以下これを用いて製造方法を
説明する。まず、面方位（１００）の単結晶シリコンウ
エハよりなる図１と同様の第１基板１１を用意し、保護
層としてシリコン熱酸化膜を１００ｎｍ形成した。次
に、表面の保護層の所望の複数箇所を、フォトリソグラ
フィとフッ化水素とフッ化アンモニウムの水溶液による
エッチングによりパターニングし、１０μｍ平方のシリ
コンを露出した。次に、水酸化カリウム水溶液を用いた
結晶軸異方性エッチングによりパターニング部のシリコ
ンを濃度３０％、液温９０℃の水酸化カリウム水溶液を
用いてエッチングした。この工程により（１１１）面と
等価な４つの面で囲まれた深さ約７μｍの逆ピラミッド
状の凹部３（図１参照）が形成された。次に、保護層２
（図１参照）をフッ化水素とフッ化アンモニウムの水溶
液により除去した後、剥離層１３として窒化シリコン膜
を低圧化学気相成長法により２００ｎｍ形成した。次に
遮光層８としてスパッタリング法により金を５ｎｍ、タ
ングステンを１００ｎｍ堆積した後パターニングした
（図５（ａ）参照）。
【００１９】次に、面方位（１００）の単結晶シリコン
ウエハよりなる第２基板１２を用意し、保護層として窒
化シリコン膜を２００ｎｍ形成した。次に、接合層１４
としてポリイミド膜を成膜し、パターニングした。次
に、裏面の保護層の所望の箇所を、フォトリソグラフィ
とフッ化水素とフッ化アンモニウムの水溶液によるエッ
チングによりパターニングし、裏面から第２基板１２及
び表面保護層をエッチングして貫通孔を形成した。次
に、第１基板１１と第２基板１２を図のように接触さ
せ、２００℃で熱処理することにより接合層１４と遮光
層８との界面での接合を行った（図５（ｂ）参照）。次
に、第１基板１１と第２基板１２を離すことにより剥離
層１３と遮光層８との界面で剥離させ、第２基板１２に
突起部を転写した。
ウエハよりなる第２基板１２を用意し、保護層として窒
化シリコン膜を２００ｎｍ形成した。次に、接合層１４
としてポリイミド膜を成膜し、パターニングした。次
に、裏面の保護層の所望の箇所を、フォトリソグラフィ
とフッ化水素とフッ化アンモニウムの水溶液によるエッ
チングによりパターニングし、裏面から第２基板１２及
び表面保護層をエッチングして貫通孔を形成した。次
に、第１基板１１と第２基板１２を図のように接触さ
せ、２００℃で熱処理することにより接合層１４と遮光
層８との界面での接合を行った（図５（ｂ）参照）。次
に、第１基板１１と第２基板１２を離すことにより剥離
層１３と遮光層８との界面で剥離させ、第２基板１２に
突起部を転写した。
【００２０】次に、ＴＥＯＳ（Ｔｅｔｒａｅｔｈｙｌｏ
ｒｔｈｏｓｉｌｃａｔｅ）とＴＭＰ（Ｔｒｉｍｅｔｈｙ
ｌｐｈｏｓｐｈａｔｅ）とオゾンを用いてＣｈｅｍｉｃ
ａｌＶａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ（ＣＶＤ）法に
より、形成温度３５０℃にて、基板１の表面からＰＳＧ
を１００ｎｍ成膜し膜厚調整層６を形成した（図５
（ｃ）参照）。次に、膜厚調整層６を１１００℃にて２
０分の熱処理により塑性変形させて頂点部のＰＳＧが薄
くなるような分布を持たせた。次に、遮光層８の頂点部
に微小開口７が形成されるように、四フッ化炭素による
ドライエッチングにより膜厚調整層６及び遮光層８をエ
ッチングした（図５（ｄ）参照）。次に、面発光レーザ
ーよりなる発光素子１６を第２基板１２の微小開口７に
相当する位置にマトリックス状に配した第３基板１９を
用意した。第３基板１９はガリウム砒素基板上に陽極２
３、陰極２４、活性層２５、ミラー層２６、窒化シリコ
ン２７、ポリイミド２８を形成したものである。陽極２
３は各発光素子１６を個別に駆動させるためにそれぞれ
の発光素子１６に接続される。窒化シリコン２７は陽極
２３の絶縁をとるために形成される。陰極２４は共通電
極である。陽極２３と陰極２４の間に電圧を印加すると
活性層２５で発生したレーザー光が上下のミラー層２６
で反射され上部の開口から放出される。この第３基板を
作製した後、第２基板１２と第３基板１９とをエポキシ
樹脂１８を用いて接合した（図５（ｅ）参照）。以上の
プロセスによりマルチ光プローブを作製した。本実施例
によるマルチ光プローブアレイを露光装置に用いてレジ
ストの露光を行ったところ、近接場露光による微細なパ
ターンを形成でき、かつ、露光の速度を大きくすること
が可能となった。
ｒｔｈｏｓｉｌｃａｔｅ）とＴＭＰ（Ｔｒｉｍｅｔｈｙ
ｌｐｈｏｓｐｈａｔｅ）とオゾンを用いてＣｈｅｍｉｃ
ａｌＶａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ（ＣＶＤ）法に
より、形成温度３５０℃にて、基板１の表面からＰＳＧ
を１００ｎｍ成膜し膜厚調整層６を形成した（図５
（ｃ）参照）。次に、膜厚調整層６を１１００℃にて２
０分の熱処理により塑性変形させて頂点部のＰＳＧが薄
くなるような分布を持たせた。次に、遮光層８の頂点部
に微小開口７が形成されるように、四フッ化炭素による
ドライエッチングにより膜厚調整層６及び遮光層８をエ
ッチングした（図５（ｄ）参照）。次に、面発光レーザ
ーよりなる発光素子１６を第２基板１２の微小開口７に
相当する位置にマトリックス状に配した第３基板１９を
用意した。第３基板１９はガリウム砒素基板上に陽極２
３、陰極２４、活性層２５、ミラー層２６、窒化シリコ
ン２７、ポリイミド２８を形成したものである。陽極２
３は各発光素子１６を個別に駆動させるためにそれぞれ
の発光素子１６に接続される。窒化シリコン２７は陽極
２３の絶縁をとるために形成される。陰極２４は共通電
極である。陽極２３と陰極２４の間に電圧を印加すると
活性層２５で発生したレーザー光が上下のミラー層２６
で反射され上部の開口から放出される。この第３基板を
作製した後、第２基板１２と第３基板１９とをエポキシ
樹脂１８を用いて接合した（図５（ｅ）参照）。以上の
プロセスによりマルチ光プローブを作製した。本実施例
によるマルチ光プローブアレイを露光装置に用いてレジ
ストの露光を行ったところ、近接場露光による微細なパ
ターンを形成でき、かつ、露光の速度を大きくすること
が可能となった。
【００２１】
【発明の効果】本発明は、以上のように膜厚調整層とエ
ッチングという半導体プロセス技術を用いることにより
所望の径の微小開口を再現性良く形成でき、基板上の複
数の微小開口径のばらつきが小さく、バッチプロセスで
形成できるため生産性が高く、集積化が容易な微小開口
を有する突起を形成することができる。また、本発明の
微小開口を有する突起によるプローブでマルチプローブ
を構成することにより、小型化・大容量の光メモリーを
実現することができる。また、本発明の微小開口を有す
る突起によるプローブで表面観察装置を構成することに
より、分解能の向上した表面観察装置を実現することが
できる。また、本発明の微小開口を有する突起によるプ
ローブで露光装置を構成することにより、微細なパター
ンを高速で形成できる露光装置を実現することができ
る。また、本発明の微小開口を有する突起によるプロー
ブで情報処理装置を構成することにより、記録時の記録
ビット径を小さくすることが可能な情報処理装置を実現
することができる。
ッチングという半導体プロセス技術を用いることにより
所望の径の微小開口を再現性良く形成でき、基板上の複
数の微小開口径のばらつきが小さく、バッチプロセスで
形成できるため生産性が高く、集積化が容易な微小開口
を有する突起を形成することができる。また、本発明の
微小開口を有する突起によるプローブでマルチプローブ
を構成することにより、小型化・大容量の光メモリーを
実現することができる。また、本発明の微小開口を有す
る突起によるプローブで表面観察装置を構成することに
より、分解能の向上した表面観察装置を実現することが
できる。また、本発明の微小開口を有する突起によるプ
ローブで露光装置を構成することにより、微細なパター
ンを高速で形成できる露光装置を実現することができ
る。また、本発明の微小開口を有する突起によるプロー
ブで情報処理装置を構成することにより、記録時の記録
ビット径を小さくすることが可能な情報処理装置を実現
することができる。
【図１】実施例１による微小開口アレイの製造工程を示
す断面図である。
す断面図である。
【図２】実施例１による微小開口アレイを示す斜視図で
ある。
ある。
【図３】実施例２による微小開口プローブの製造工程を
示す断面図である。
示す断面図である。
【図４】実施例２による微小開口プローブの使用例を示
す断面図である。
す断面図である。
【図５】実施例３による微小開口プローブアレイの製造
工程を示す断面図である。
工程を示す断面図である。
【図６】実施例３による微小開口プローブアレイを示す
斜視図である。
斜視図である。
【図７】従来例による微小開口プローブの製造工程を示
す断面図である。
す断面図である。
１：基板
２：保護層
３：凹部
４：裏面マスク層
５：エッチストップ層
６：膜厚調整層
７：微小開口
８：遮光層
９：光透過層
１１：第１基板
１２：第２基板
１３：剥離層
１４：接合層
１５：ティップ
１６：発光素子
１８：エポキシ樹脂
１９：第３基板
２０：フォトレジスト
２１：試料
２２：受光素子
２３：陽極
２４：陰極
２５：活性層
２６：ミラー層
２７：窒化シリコン
２８：ポリイミド
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 平10−170528（ＪＰ，Ａ)
特開 平10−206660（ＪＰ，Ａ)
特開 平５−157553（ＪＰ，Ａ)
特開 平５−164968（ＪＰ，Ａ)
特開 平７−260458（ＪＰ，Ａ)
特開 平８−166390（ＪＰ，Ａ)
特開 平８−212915（ＪＰ，Ａ)
特開 平８−297128（ＪＰ，Ａ)
特開 昭59−121302（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
G01N 13/10 - 13/24
G12B 21/00 - 21/24
ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)
Claims (19)
- 【請求項１】微小開口の形成方法であって、基板に薄膜
層よりなる突起または凹部を形成し、該突起の表面また
は該凹部の裏面に膜厚調整層をその膜厚が周囲よりも薄
くなるように堆積し、該膜厚調整層をエッチングするこ
とにより該突起または該凹部の先端部を露出させ、その
露出した先端部をエッチングして該部に微小開口を形成
することを特徴とする微小開口の形成方法。 - 【請求項２】微小開口の形成方法であって、 （ａ）基板上に薄膜層よりなる突起を形成する工程と、 （ｂ）前記薄膜層上に膜厚調整層を堆積し、前記突起の
先端部における膜厚調整層の膜厚を、周囲よりも薄く形
成する工程と、 （ｃ）前記膜厚調整層をエッチングして前記薄膜層より
なる突起の先端部を、該膜厚調整層から露出させる工程
と、 （ｄ）前記露出した薄膜層よりなる突起の先端部を、エ
ッチングして該部に微小開口を形成する工程と、 を少なくとも有することを特徴とする微小開口の形成方
法。 - 【請求項３】微小開口の形成方法であって、 （ａ）基板の表面に凹部を形成する工程と、 （ｂ）前記基板の凹部を含む基板表面に、薄膜層を形成
する工程と、 （ｃ）前記基板の裏面から選択的に基板をエッチング
し、前記基板の凹部先端部に形成された薄膜層を、該基
板の裏面から露出させる工程と、 （ｄ）前記基板の裏面に膜厚調整層を堆積し、前記基板
の裏面から露出した凹部先端部に形成された薄膜層にお
ける膜厚調整層の膜厚を、周囲よりも薄く形成する工程
と、 （ｅ）前記膜厚調整層をエッチングして、前記凹部先端
部に形成された薄膜層を該膜厚調整層から露出させる工
程と、 （ｆ）前記露出した凹部先端部に形成された薄膜層を、
エッチングして該部に微小開口を形成する工程と、 を少なくとも有することを特徴とする微小開口の形成方
法。 - 【請求項４】前記基板の表面に凹部を形成する工程が、
単結晶シリコン基板に、結晶異方性エッチングによって
逆ピラミッド状の凹部を形成することにより行われるこ
とを特徴とする請求項３に記載の微小開口の形成方法。 - 【請求項５】前記膜厚調整層の形成が、塑性材料を成膜
し、その後に熱処理によって粘性流動させることにより
行われることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれ
か１項に記載の微小開口の形成方法。 - 【請求項６】前記塑性材料が、ガラスよりなることを特
徴とする請求項５に記載の微小開口の形成方法。 - 【請求項７】前記塑性材料が、りんガラスであることを
特徴とする請求項５に記載の微小開口の形成方法。 - 【請求項８】前記微小開口が、基板上に複数形成される
ことを特徴とする請求項１〜請求項７のいずれか１項に
記載の微小開口の形成方法。 - 【請求項９】微小開口を有する突起であって、該微小開
口を有する突起が、基板に薄膜層により形成された突起
の表面または凹部の裏面に、膜厚調整層をその膜厚が周
囲よりも薄くなるように堆積し、該膜厚調整層をエッチ
ングして該突起または該凹部の先端部を露出させ、その
露出した先端部をエッチングして該部に微小開口を形成
することによって構成されていることを特徴とする微小
開口を有する突起。 - 【請求項１０】膜厚調整層が、熱処理により粘性流動を
生じる塑性材料であることを特徴とする請求項９に記載
の微小開口を有する突起。 - 【請求項１１】前記塑性材料が、ガラスよりなることを
特徴とする請求項１０に記載の微小開口を有する突起。 - 【請求項１２】前記塑性材料が、りんガラスであること
を特徴とする請求項１０に記載の微小開口を有する突
起。 - 【請求項１３】前記微小開口を有する突起が、基板上に
複数形成されることを特徴とする請求項９〜請求項１２
のいずれか１項に記載の微小開口を有する突起。 - 【請求項１４】微小開口を有する突起を具備したプロー
ブであって、 該微小開口が、請求項１〜請求項８のいずれか１項に記
載の微小開口の形成方法によって形成されてなり、 または、該微小開口を有する突起が、請求項９〜請求項
１３のいずれか１項に記載の微小開口を有する突起によ
って構成されていることを特徴とするプローブ。 - 【請求項１５】請求項１４に記載のプローブを基板上に
複数形成したマルチプローブであって、該プローブの少
なくとも１つ以上に発光素子及び該発光素子を作用させ
るための配線電極、または受光素子及び該受光素子を作
用させるための配線電極を有することを特徴とするマル
チプローブ。 - 【請求項１６】請求項１４に記載のプローブを基板上に
複数形成したマルチプローブであって、該プローブの少
なくとも１つ以上に発光素子と受光素子、及び発光素子
と受光素子を作用させるための配線電極を有することを
特徴とするマルチプローブ。 - 【請求項１７】プローブまたはマルチプローブを用いた
表面観察装置であって、該プローブまたは該マルチプロ
ーブが請求項１４〜請求項１６のいずれか１項に記載の
プローブまたはマルチプローブであることを特徴とする
表面観察装置。 - 【請求項１８】プローブまたはマルチプローブを用いた
露光装置であって、該プローブまたは該マルチプローブ
が請求項１４〜請求項１６のいずれか１項に記載のプロ
ーブまたはマルチプローブであることを特徴とする露光
装置。 - 【請求項１９】プローブまたはマルチプローブを用いた
情報処理装置であって、該プローブまたは該マルチプロ
ーブが請求項１４〜請求項１６のいずれか１項に記載の
プローブまたはマルチプローブであることを特徴とする
情報処理装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24480797A JP3524343B2 (ja) | 1997-08-26 | 1997-08-26 | 微小開口の形成方法と微小開口を有する突起、及びそれらによるプローブまたはマルチプローブ、並びに該プローブを用いた表面観察装置、露光装置、情報処理装置 |
| US09/139,401 US6376833B2 (en) | 1997-08-26 | 1998-08-25 | Projection having a micro-aperture, probe or multi-probe having such a projection and surface scanner, aligner or information processor comprising such a probe |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24480797A JP3524343B2 (ja) | 1997-08-26 | 1997-08-26 | 微小開口の形成方法と微小開口を有する突起、及びそれらによるプローブまたはマルチプローブ、並びに該プローブを用いた表面観察装置、露光装置、情報処理装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1164350A JPH1164350A (ja) | 1999-03-05 |
| JP3524343B2 true JP3524343B2 (ja) | 2004-05-10 |
Family
ID=17124245
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24480797A Expired - Fee Related JP3524343B2 (ja) | 1997-08-26 | 1997-08-26 | 微小開口の形成方法と微小開口を有する突起、及びそれらによるプローブまたはマルチプローブ、並びに該プローブを用いた表面観察装置、露光装置、情報処理装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6376833B2 (ja) |
| JP (1) | JP3524343B2 (ja) |
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|---|---|---|---|---|
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| US6852968B1 (en) * | 1999-03-08 | 2005-02-08 | Canon Kabushiki Kaisha | Surface-type optical apparatus |
| US6780001B2 (en) * | 1999-07-30 | 2004-08-24 | Formfactor, Inc. | Forming tool for forming a contoured microelectronic spring mold |
| JP2001085789A (ja) * | 1999-09-13 | 2001-03-30 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 面発光型半導体レーザ素子及びその製造方法 |
| JP2001116678A (ja) | 1999-10-14 | 2001-04-27 | Canon Inc | 光照射用または光検出用プローブの製造方法、および光照射用または光検出用プローブ |
| US6646953B1 (en) * | 2000-07-06 | 2003-11-11 | Rambus Inc. | Single-clock, strobeless signaling system |
| JP2001308002A (ja) * | 2000-02-15 | 2001-11-02 | Canon Inc | フォトマスクを用いたパターン作製方法、及びパターン作製装置 |
| JP2002005810A (ja) | 2000-06-16 | 2002-01-09 | Canon Inc | プローブ及びその製造方法、表面観察装置、露光装置、情報処理装置 |
| JP2002190444A (ja) | 2000-10-10 | 2002-07-05 | Canon Inc | パターン露光装置、パターン作製方法、及びこれらを用いて作製したデバイス |
| US20020115293A1 (en) * | 2001-01-03 | 2002-08-22 | Bahram Ghodsian | Device to rapidly and accurately sequence long DNA fragments |
| JP2002296169A (ja) | 2001-03-30 | 2002-10-09 | Canon Inc | 近接場光プローブ、及び該近接場光プローブを有する近接場光学顕微鏡、近接場光リソグラフィー装置、近接場光ストレージ装置 |
| JP2002318187A (ja) * | 2001-04-24 | 2002-10-31 | Olympus Optical Co Ltd | 走査型近接場光学顕微鏡 |
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| JP4620166B2 (ja) * | 2009-12-04 | 2011-01-26 | セイコーインスツル株式会社 | 近視野光ヘッド及びその製造方法 |
| US8753813B2 (en) | 2009-12-07 | 2014-06-17 | Northwestern University | Generation of combinatorial patterns by deliberate tilting of a polymer-pen array |
| US9766551B2 (en) | 2012-10-29 | 2017-09-19 | Northwestern University | Heat actuated and projected lithography systems and methods |
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|---|---|---|---|---|
| DE3276917D1 (en) | 1982-12-27 | 1987-09-10 | Ibm | Light waveguide with a submicron aperture, method for manufacturing the waveguide and application of the waveguide in an optical memory |
| JPH0298849A (ja) | 1988-10-04 | 1990-04-11 | Canon Inc | 記録・再生装置及び該装置を用いた記録・再生方法 |
| US4943343A (en) * | 1989-08-14 | 1990-07-24 | Zaher Bardai | Self-aligned gate process for fabricating field emitter arrays |
| JP2744339B2 (ja) | 1990-08-03 | 1998-04-28 | キヤノン株式会社 | 情報処理装置及び情報処理方法 |
| JP3268797B2 (ja) * | 1991-10-09 | 2002-03-25 | オリンパス光学工業株式会社 | 光導入装置 |
| JP3218414B2 (ja) | 1992-07-15 | 2001-10-15 | キヤノン株式会社 | 微小ティップ及びその製造方法、並びに該微小ティップを用いたプローブユニット及び情報処理装置 |
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| US5888371A (en) * | 1996-04-10 | 1999-03-30 | The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Jr. University | Method of fabricating an aperture for a near field scanning optical microscope |
-
1997
- 1997-08-26 JP JP24480797A patent/JP3524343B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1998
- 1998-08-25 US US09/139,401 patent/US6376833B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH1164350A (ja) | 1999-03-05 |
| US20010011700A1 (en) | 2001-08-09 |
| US6376833B2 (en) | 2002-04-23 |
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