JP4450979B2 - Optical aperture fabrication method - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、光学的な開口の作製方法に関するものである。特に近視野光を照射・検出する近視野光デバイスに用いる開口の作製方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
試料表面においてナノメートルオーダの微小な領域を観察するために走査型トンネル顕微鏡(STM)や原子間力顕微鏡(AFM)に代表される走査型プローブ顕微鏡(SPM)が用いられている。SPMは、先端が先鋭化されたプローブを試料表面に走査させ、プローブと試料表面との間に生じるトンネル電流や原子間力などの相互作用を観察対象として、プローブ先端形状に依存した分解能の像を得ることができるが、比較的、観察する試料に対する制約が厳しい。
【0003】
そこでいま、試料表面に生成される近視野光とプローブとの間に生じる相互作用を観察対象とすることで、試料表面の微小な領域の観察を可能にした近視野光学顕微鏡(SNOM)が注目されている。
【0004】
近視野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設けられた開口から近視野光を試料の表面に照射する。開口は、光ファイバーに導入される光の波長の回折限界以下の大きさを有しており、たとえば、100nm程度の直径である。プローブ先端に形成された開口と試料間の距離は、SPMの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、試料上での近視野光のスポット径は、開口の大きさとほぼ同じである。したがって、試料表面に照射する近視野光を走査することで、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。
【0005】
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視野光を生成し、その近視野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光メモリ記録としての応用も可能である。強度の大きな近視野光を得るために、プローブ先端の先端角を大きくすることが試みられている。
【0006】
これら近視野光を利用したデバイスにおいて、開口の形成が最も重要である。開口の作製方法の一つとして、特許公報平5−21201に開示されている方法が知られている。特許公報平5−21201の開口作製方法は、開口を形成するための試料として、先鋭化した光波ガイドに遮光膜を堆積したものを用いている。開口の作製方法は、遮光膜付きの先鋭化した光波ガイドを圧電アクチュエータによって良好に制御された非常に小さな押しつけ量で硬い平板に押しつけることによって、先端の遮光膜を塑性変形させている。
【0007】
また、開口の形成方法として、特開平11−265520に開示されている方法がある。特開平11−265520の開口の作製方法において、開口を形成する対象は、平板上に集束イオンビーム(FIB)によって形成された突起先端である。開口の形成方法は、突起先端の遮光膜に、側面からFIBを照射し、突起先端の遮光膜を除去することによって行っている。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許公報平5−21201の方法によれば、光波ガイド一本ずつしか開口を形成する事ができない。また、特許公報平5−21201の方法によれば、移動分解能が数nmの圧電アクチュエータによって押し込み量を制御する必要があるため、開口形成装置をその他の装置や空気などの振動による影響が少ない環境におかなくてはならない。また、光伝搬体ロッドが平板に対して垂直に当たるように調整する時間がかかってしまう。また、移動量の小さな圧電アクチュエータの他に、移動量の大きな機械的並進台が必要となる。さらに、移動分解能が小さな圧電アクチュエータをもちいて、押し込み量を制御するさいに、制御装置が必要であり、かつ、制御して開口を形成するためには数分の時間がかかる。したがって、開口作製のために、高電圧電源やフィードバック回路などの大がかりな装置が必要となる。また、開口形成にかかるコストが高くなる問題があった。
【0009】
また、特開平11−265520の方法によれば、加工対象は平板上の突起であるが、FIBを用いて開口を形成しているため、一つの開口の形成にかかる時間が10分程度と長い。また、FIBを用いるために、試料を真空中におかなければならない。従って、開口作製にかかる作製コストが高くなる問題があった。
【0010】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、
錐状のチップ先端に光学的な開口を形成する光学的な開口の作製方法において、
前記チップと、
前記チップの近傍に配置され、前記チップと略同じ高さを有する度当たりと、
少なくとも前記チップ上に形成された遮光膜からなる被開口形成体に対して、
少なくとも前記チップおよび前記度当たりの少なくとも一部を覆う押しこみ体を、
前記チップに向かう成分を有する力によって変位させることによって、前記チップ先端に光学的な開口を形成することを特徴とする光学的な開口の作製方法とした。
【0011】
したがって、本発明の光学的な開口の作製方法によれば、前記チップと略同じ高さを有する度当たりによって、前記平面の変位が制御されるため、所定の力で平面を押すだけで簡単に光学的な開口を作製する事ができる。また、真空中、液中、大気中など様々な環境下で開口を作製することができる。また、光学的な開口を作製する際に特別な制御装置を必要としないため、光学的な開口を作製するための装置を単純化する事ができる。また、所定の力を与える時間を非常に短くすることが容易であり、開口作製にかかる時間を短くすることができるため、開口作製にかかるコストを低くすることができる。
【0012】
また、前記光学的な開口の形状を計測し、前記計測結果に基づいて前記力を制御することを特徴とする光学的な開口の作製方法とした。
【0013】
したがって、遮光膜の厚さ分布や基板の反り、力を与える機構の動作ばらつきなどの要因に影響されることなく、安定的に同一形状の開口を作製することができる。
【0014】
また、前記光学的な開口のサイズを計測し、前記計測結果に基づいて前記力を制御することを特徴とする光学的な開口の作製方法とした。
【0015】
したがって、遮光膜の厚さ分布や基板の反り、力を与える機構の動作ばらつきなどの要因に影響されることなく、安定的に同一サイズの開口を作製することができる。
【0016】
また、前記計測が顕微鏡によるものであることを特徴とする光学的な開口の作製方法とした。
【0017】
したがって、簡便な装置構成で安定的に同一形状あるいはサイズの開口を作製することができる。
【0018】
また、前記計測が前記遮光膜の電気抵抗の計測であることを特徴とする光学的な開口の作製方法とした。
【0019】
したがって、自動的に前記計測が高速で行え、安価で大量生産に適した開口作製が可能となる。
【0020】
また、前記計測が前記開口の光透過量の計測であることを特徴とする光学的な開口の作製方法とした。
【0021】
したがって、高精度で高速な開口計測が行え、安価で大量生産に適した開口作製が可能となる。
【0022】
また、前記力の制御が、前記力の大きさの制御であることを特徴とする光学的な開口の作製方法とした。
【0023】
したがって、簡便な構成の装置で安定的に多数の開口を作製することが可能となる。
【0024】
また、前記力の制御が、前記変位の回数の制御であることを特徴とする光学的な開口の作製方法とした。
【0025】
したがって、短時間に多数の開口を安価に作製することが可能となる。
【0026】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の開口の形成方法について、添付の図面を参照して詳細に説明する。
(実施の形態1)
図1から図3は、本発明の実施の形態1に係る開口の形成方法について説明した図である。図1に示す、ワーク1000は、基板4上に形成された透明層5、透明層5の上に形成された錘状のチップ1および尾根状の度当たり2、チップ1、度当たり2および透明層5の上に形成された遮光膜3からなる。なお、ワーク1000において、透明層5は、必ずしも必要ではなく、その場合、遮光膜3は、チップ1、度当たり2および基板4上に形成される。また、遮光膜3は、チップ1にだけ堆積されていてもよい。
【0027】
チップ1の高さH1は、数mm以下であり、度当たり2の高さH2は、数mm以下である。高さH1と高さH2の差は、1000nm以下である。チップ1と度当たり2の間隔は、数mm以下である。また、遮光膜3の厚さは、遮光膜3の材質によって異なるが、数10nmから数100nmである。
【0028】
チップ1、度当たり2および透明層5は、二酸化ケイ素やダイヤモンドなどの可視光領域において透過率の高い誘電体や、ジンクセレンやシリコンなどの赤外光領域において透過率の高い誘電体や、フッ化マグネシウムやフッ化カルシウムなどの紫外光領域において透過率の高い材料を用いる。また、チップ1の材料は、開口を通過する光の波長帯において少しでもチップ1を透過する材料であれば用いることができる。また、チップ1、度当たり2および透明層5は、同一の材料で構成されても良いし、別々の材料で構成されても良い。遮光膜3は、たとえば、アルミニウム、クロム、金、白金、銀、銅、チタン、タングステン、ニッケル、コバルトなどの金属や、それらの合金を用いる。
【0029】
図2は、開口を形成する方法において、チップ1上の遮光膜3を塑性変形させている状態を示した図である。図1で示したワーク1000の上に、チップ1および少なくとも度当たり2の一部を覆い、かつ、少なくともチップ1および度当たり2側が平面である板6を載せ、さらに板6の上には、押し込み用具7を載せる。このとき、板6は透明なガラスを用いた。板6を載せた後でも顕微鏡あるいは目視によってチップ1の位置を確認することができる。本実施の形態においては顕微鏡によって2方向からチップ1と押し込み用具7の位置を確認し、押し込み用具7がチップ1の真上に配置されるようにした。押し込み用具7にチップ1の中心軸方向に力Fを加えることによって、板6がチップ1に向かって移動する。チップ1と板6との接触面積に比べて、度当たり2と板6との接触面積は、数百〜数万倍も大きい。したがって、与えられた力Fは、度当たり2によって分散され、結果として板6の変位量は小さくなる。板6の変位量が小さいため、遮光膜3が受ける塑性変形量は非常に小さい。また、チップ1および度当たり2は、非常に小さな弾性変形を受けるのみである。力Fの加え方は、所定の重さのおもりを所定の距離だけ持ち上げて、自由落下させる方法や、所定のバネ定数のバネを押し込み用具7に取り付け、所定の距離だけバネを押し込む方法などがある。板6が、遮光膜よりも硬く、チップ1および度当たり2よりも柔らかい材料である場合、チップ1および度当たり2が受ける力は、板6によって吸収されるため、板6の変位量がより小さくなり、遮光膜3の塑性変形量を小さくすることが容易となる。
【0030】
図3は、力Fを加えた後に、板6および押し込み用具7を取り除いた状態を示した図である。遮光膜3の塑性変形量が非常に小さく、チップ1および度当たり2が弾性変形領域でのみ変位しているため、チップ1の先端に開口8が形成される。開口8の大きさは、数nmからチップ1を通過する光の波長の回折限界程度の大きさである。なお、上記では、押し込み用具7とワーク1000の間に板6が挿入されていたが、板6を除去して直接押し込み用具7で押し込むことによっても同様に開口8を形成できる。開口8に光を導入するために、基板4をチップ1の形成面と反対側からエッチングすることによって透明体5またはチップ1の少なくとも一部を露出させて、開口8への光の導入口を形成する。また、基板4を透明材料103で構成することによって、光の導入口を形成する工程を省くことができる。
【0031】
以上説明したように、本発明の開口作製方法によれば、度当たり2によって板6の変位量を良好に制御することができ、かつ、板6の変位量を非常に小さくできるため、大きさが均一で小さな開口8をチップ1先端に容易に作製することができる。また、基板側から光を照射して、開口8から近視野光を発生させることができる。
【0032】
次に、ワーク1000の製造方法を図4から図6を用いて説明する。図4は、基板材料104上に透明材料103を形成したのち、チップ用マスク101および度当たり用マスク102を形成した状態を示している。図4(a)は上面図を示しており、図4(b)は、図4(a)のA−A’で示す位置における断面図を示している。透明材料103は、気相化学堆積法(CVD)やスピンコートによって基板材料104上に形成する。また、透明材料103は、固相接合や接着などの方法によっても基板材料104上に形成することができる。次に、透明材料103上にフォトリソグラフィ工程によって、チップ用マスク101及び度当たり用マスク102を形成する。チップ用マスク101と度当たり用マスク102は、同時に形成しても良いし、別々に形成しても良い。
【0033】
チップ用マスク101および度当たり用マスク102は、透明材料103の材質と次工程で用いるエッチャントによるが、フォトレジストや窒化膜などを用いる。透明材料103は、二酸化ケイ素やダイヤモンドなどの可視光領域において透過率の高い誘電体や、ジンクセレンやシリコンなどの赤外光領域において透過率の高い誘電体や、フッ化マグネシウムやフッ化カルシウムなどの紫外光領域において透過率の高い材料を用いる。
【0034】
チップ用マスク101の直径は、たとえば数mm以下である。度当たり用マスク102の幅W1は、たとえば、チップ用マスク101の直径と同じかそれよりも数10nm〜数μmだけ小さい。また、度当たり用マスク102の幅W1は、チップ用マスク101の直径よりも数10nm〜数μmだけ大きくてもよい。また、度当たり用マスク102の長さは、数10μm以上である。
【0035】
図5は、チップ1および度当たり2を形成した状態を示している。図5(a)は上面図であり、図5(b)は、図5(a)のA−A’で示す位置の断面図である。チップ用マスク101および度当たり用マスク102を形成した後、ウエットエッチングによる等方性エッチングによってチップ1および度当たり2を形成する。透明材料103の厚さとチップ1および度当たり2の高さの関係を調整することによって、図1に示す透明層5が形成されたり、形成されなかったりする。チップ1の先端半径は、数nmから数100nmである。この後、遮光膜をスパッタや真空蒸着などの方法で堆積する事によって、図1に示すワーク1000を形成する事ができる。また、遮光膜3をチップ1にだけ堆積する場合、遮光膜3の堆積工程において、チップ1上に遮光膜が堆積するような形状を有するメタルマスクを乗せてスパッタや真空蒸着などを行う。また、ワーク1000のチップが形成された面の全面に遮光膜3を堆積した後、チップ1にだけ遮光膜3が残るようなフォトリソグラフィ工程を用いても、チップ1上にだけ遮光膜3を形成する事ができる。
【0036】
図6および図7は、上記で説明したワーク1000の作製方法におけるチップ1と度当たり2の高さの関係を説明する図である。なお、以下では、チップ用マスク101の直径が、度当たり用マスク102の幅よりも小さい場合について説明する。図6は、図5(a)で説明した工程において、チップ1と度当たり2だけを示した図であり、図7は、図6中B−B’で示す位置のチップ1と、図6中C−C’で示す位置の度当たり2の断面図である。
【0037】
図7(a)は、チップ1がちょうど形成された状態を示した図である。度当たり用マスク102の幅は、チップ用マスク101の直径よりも大きいため、図7(a)の状態では、度当たり2の上面には、平らな部分が残り、この平らな部分上に度当たり用マスク102が残っている。しかしながら、チップ用マスク101は、チップ1との接触面積が非常に小さくなるため、はずれてしまう。図7(a)の状態では、チップ1の高さH11と度当たり2の高さH22は、同じである。
【0038】
図7(b)は、図7(a)の状態からさらにエッチングを進め、度当たり2上面の平らな部分がちょうどなくなった状態を示している。図7(a)の状態からさらにエッチングを行うと、チップ用マスク101が無いチップ1の高さH111は、徐々に低くなっていく。一方、度当たり用マスクが残っている度当たり2の高さH222は、H22と同じままである。度当たり2の上面の平らな部分の幅は、徐々に狭くなり、断面形状は図7(b)に示すように、三角形になる。このときのチップ1と度当たり2の高さの差ΔHは、チップ用マスク101の直径と度当たり用マスク102の幅の差、および、チップ1と度当たり2の先端角によって異なるが、おおよそ1000nm以下程度である。
【0039】
図7(c)は、図7(b)の状態からさらにエッチングを進めた状態を示している。チップ1の高さH1111は、高さH111よりも低くなる。同様に、度当たりH2222の高さも、高さH222よりも小さくなる。しかし、高さH1111と高さH2222の減少量は、同じであるため、チップ1と度当たり2の高さの差ΔHは、変化しない。なお、度当たり用マスク102の幅が、チップ用マスク101よりも小さい場合は、チップ1と度当たり2の高さの関係が逆になるだけである。また、チップ用マスク101と度当たり用マスク102が等しい場合は、チップ1と度当たり2の高さが等しくなる。
【0040】
本発明のワーク1000の作製方法によれば、フォトリソグラフィ工程によってチップ1と度当たり2の高さの差ΔHを良好に制御することができる。したがって、図1から図3で説明した開口作製方法において、板6の変位量を良好に制御することができる。
【0041】
以上説明したように、本発明の実施の形態1によれば、チップ1と度当たり2の高さを良好に制御することができ、かつ、度当たり2を設けることによって板6の変位量を小さくすることができるため、分解能の高いアクチュエータを用いなくても、大きさが均一で微小な開口8をチップ1先端に形成する事が容易である。我々の実験では、手に持ったハンマーなどで、押し込み用具7を叩くだけで直径100nm以下の開口8を形成する事ができた。また、チップ1と度当たり2の高さが良好に制御されるため、開口8の作製歩留まりが向上した。また、本発明の実施の形態1で説明したワーク1000は、フォトリソグラフィ工程によって作製可能なため、ウエハなどの大きな面積を有する試料に、複数個作製することが可能であり、力Fを一定にすることによって複数個作製されたワーク1000それぞれに対して均一な開口径の開口8を形成する事ができる。また、力Fの大きさを変えることが非常に簡単なため、複数個作製されたワーク1000に対して個別に開口径の異なる開口8を形成する事が可能である。また、単純に力Fを加えるだけで開口8が形成されるため、開口作製にかかる時間は数秒から数10秒と非常に短い。また、本発明の実施の形態1によれば、加工雰囲気を問わない。従って、大気中で加工する事が可能でありすぐに光学顕微鏡などで加工状態を観察できる。また、走査型電子顕微鏡中で加工することによって、光学顕微鏡よりも高い分解能で加工状態を観察することも可能である。また、液体中で加工することによって、液体がダンパーの役目をするため、より制御性の向上した加工条件が得られる。
【0042】
また、ワーク1000が複数個作製された試料に対して、一括で力Fを加えることによって、開口径のそろった開口8を一度に複数個作製する事も可能である。一括で加工する場合、ウエハ一枚あたりのワーク1000の数にもよるが、開口1個あたりの加工時間は、数百ミリ秒以下と非常に短くなる。
(実施の形態2)
図8に本発明の実施の形態2に係る方法で光学的開口を作製する装置500を示す。錐状のチップ(図示略)が形成されている基板508はxyステージ509の上に固定されている。xyステージ509はコンピュータ501によって制御され、基板508の水平方向(xy)の位置を制御する。押し開け用具507はアーム505によってギア506に接続され、アーム505はギア506によって図中破線で示したように弧を描いて移動することができる。レーザ512から放射された計測用光511はレンズ510によって集光されて、チップ(図示略)に照射される。チップ先端の開口からの透過光504はレンズ503で集光されて光検出部502で検出される。コンピュータ501は光検出部502によって検出された透過光量データを受け取り、開口サイズを判定する。このサイズが所望のサイズよりも小さくなっている場合には、ギア506によってアーム505をより上方に移動させてから押し開け用具507を落下させてチップに力をかける。反対に開口サイズが所望のサイズよりも大きい場合には、アーム505はより下方までしか移動させないように制御する。
【0043】
このように、形成した開口のサイズをその都度計測することで評価し、その結果をフィードバックしてチップにかかる力を制御することで、常に安定的に所望のサイズの光学的開口を作製することができる。本実施の形態においては開口サイズの計測方法として光透過量を測定したが、この他にもたとえば図9に示すように遮光膜の電気抵抗を測定することによっても計測することができる。図9では導電性板601をチップの上に接触させて、AとBの間の電気抵抗を測定する。図9(a)は開口サイズが小さい場合、図9(b)は開口サイズが大きい場合である。図9(a)では導電性板601と遮光膜3の接触面積が小さいため、AとBの間の電気抵抗は大きくなる。図9(b)ではその反対に電気抵抗は小さくなる。これにより、開口サイズが所望のサイズにくらべて大きいか小さいかの判定ができ、その情報をフィードバックしてアーム505の移動距離を制御することで、所望のサイズの開口を安定的に作製することができる。また、顕微鏡による観察によって開口サイズを評価することでフィードバック制御することも可能である。
【0044】
力Fの制御形態として、力Fを複数回に分けてかける方法もある。たとえば、押しこみ用具7を2回押しこむことでひとつの開口を作製する方法を採用した場合、1回目は決まった大きさの力で押しこみ、開口サイズを計測して2回目の力の必要な大きさを算出する。これにより常に一定したサイズの開口を作製することができる。また、一定の力Fを複数回に分けてかけ、毎回サイズを計測して所望サイズになった時点で終了するという方法もある。このようにフィードバック制御する場合の実施の形態は詳細には多種類有り得る。
【0045】
【発明の効果】
チップ1と度当たり2の高さ、および、力Fを制御する事によって、分解能の高いアクチュエータを用いなくても、簡単に開口8を形成する事ができる。また、チップ1と度当たり2の高さが良好に制御されるため、開口8の作製歩留まりが向上した。また、本発明の実施の形態1で説明したワーク1000は、フォトリソグラフィ工程によって作製可能なため、ウエハなどの大きな面積を有する試料に、複数個作製することが可能であり、力Fを一定にすることによって複数個作製されたワーク1000それぞれに対して均一な開口径の開口8を形成する事ができる。また、力Fの大きさを変えることが非常に簡単なため、複数個作製されたワーク1000に対して個別に開口径の異なる開口8を形成する事が可能である。また、単純に力Fを加えるだけで開口が形成されるため、開口作製にかかる時間は数10秒以下と非常に短い。また、本発明の実施の形態1によれば、加工雰囲気を問わない。従って、大気中で加工する事が可能でありすぐに光学顕微鏡などで加工状態を観察できる。また、走査型電子顕微鏡中で加工することによって、光学顕微鏡よりも高い分解能で加工状態を観察することも可能である。また、液体中で加工することによって、液体がダンパーの役目をするため、より制御性の向上した加工条件が得られる。
【0046】
また、ワーク1000が複数個作製された試料に対して、一括で力Fを加えることによって、開口径のそろった開口8を一度に複数個作製する事も可能である。一括で加工する場合、ウエハ一枚あたりのワーク1000の数にもよるが、開口1個あたりの加工時間は、数百ミリ秒以下と非常に短くなる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態1に係る開口の形成方法について説明した図である。
【図2】本発明の実施の形態1に係る開口の形成方法について説明した図である。
【図3】本発明の実施の形態1に係る開口の形成方法について説明した図である。
【図4】ワーク1000の製造方法について説明した図である。
【図5】ワーク1000の製造方法について説明した図である。
【図6】ワーク1000の作製方法におけるチップ1と度当たり2の高さの関係を説明する図である。
【図7】ワーク1000の作製方法におけるチップ1と度当たり2の高さの関係を説明する図である。
【図8】本発明の実施の形態2に係る方法で光学的開口を作製する装置を示す。
【図9】本発明の実施の形態2に係る方法で開口サイズを計測する方法を説明する図である。
【符号の説明】
1 チップ
2 度当たり
3 遮光膜
4 基板
5 透明層
6 板
7 押し込み用具
8 開口
101 チップ用マスク
102 度当たり用マスク
103 透明材料
104 基板材料
500 光学的開口を作製する装置
501 コンピュータ
502 光検出部
503 レンズ
504 透過光
505 アーム
506 ギア
507 押し開け用具
508 基板
509 xyステージ
510 レンズ
511 計測用光
512 レーザ
601 導電性板
1000 ワーク
F 力
H1 チップの高さ
H2 度当たりの高さ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for manufacturing an optical aperture. In particular, the present invention relates to a method for manufacturing an aperture used in a near-field optical device that irradiates and detects near-field light.
[0002]
[Prior art]
A scanning probe microscope (SPM) typified by a scanning tunneling microscope (STM) or an atomic force microscope (AFM) is used to observe a minute region on the order of nanometers on the sample surface. SPM scans a sample surface with a probe with a sharpened tip, and observes the interaction between the probe and the sample surface, such as tunneling current and atomic force, with an image of resolution depending on the probe tip shape. However, restrictions on the sample to be observed are relatively severe.
[0003]
Therefore, the near-field optical microscope (SNOM), which enables observation of a minute region on the sample surface by focusing on the interaction between the near-field light generated on the sample surface and the probe, is drawing attention. Has been.
[0004]
In the near-field optical microscope, the surface of the sample is irradiated with near-field light from an opening provided at the tip of a sharpened optical fiber. The aperture has a size equal to or smaller than the diffraction limit of the wavelength of light introduced into the optical fiber, and has a diameter of about 100 nm, for example. The distance between the opening formed at the probe tip and the sample is controlled by the SPM technique, and the value is equal to or smaller than the size of the opening. At this time, the spot diameter of the near-field light on the sample is substantially the same as the size of the opening. Therefore, it is possible to observe the optical properties of the sample in a minute region by scanning near-field light irradiated on the sample surface.
[0005]
In addition to being used as a microscope, by introducing relatively high intensity light toward the sample through the optical fiber probe, near-field light having a high energy density is generated at the opening of the optical fiber probe, and the sample surface is generated by the near-field light. The present invention can also be applied as a high-density optical memory recording that locally changes the structure or physical properties. In order to obtain near-field light with high intensity, attempts have been made to increase the tip angle of the probe tip.
[0006]
In these devices using near-field light, the formation of openings is the most important. As one of the methods for forming the opening, a method disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 5-21201 is known. In the method of manufacturing an opening disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 5-21201, a sample in which a light shielding film is deposited on a sharpened light wave guide is used as a sample for forming an opening. In the manufacturing method of the opening, the light shielding film at the tip is plastically deformed by pressing a sharpened light wave guide with a light shielding film against a hard flat plate with a very small pressing amount well controlled by a piezoelectric actuator.
[0007]
As a method for forming the opening, there is a method disclosed in JP-A-11-265520. In the method of manufacturing an opening disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 11-265520, a target for forming an opening is a projection tip formed by a focused ion beam (FIB) on a flat plate. The opening is formed by irradiating the light shielding film at the tip of the protrusion with FIB from the side surface and removing the light shielding film at the tip of the protrusion.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
However, according to the method disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 5-21201, an opening can be formed only for each light guide. Further, according to the method of Japanese Patent Laid-Open No. 5-21201, it is necessary to control the pushing amount by a piezoelectric actuator having a moving resolution of several nanometers, so that the opening forming device is less influenced by vibrations of other devices and air. It must be smelled. In addition, it takes time to adjust the light propagating rod so that it is perpendicular to the flat plate. In addition to a piezoelectric actuator with a small amount of movement, a mechanical translation table with a large amount of movement is required. Furthermore, a control device is required to control the push-in amount using a piezoelectric actuator having a small moving resolution, and it takes several minutes to control and form the opening. Therefore, a large-scale device such as a high voltage power supply or a feedback circuit is required for manufacturing the opening. Further, there is a problem that the cost for forming the opening is increased.
[0009]
Further, according to the method of JP-A-11-265520, the object to be processed is a projection on a flat plate, but since the opening is formed using FIB, the time required for forming one opening is as long as about 10 minutes. . Also, in order to use FIB, the sample must be placed in a vacuum. Therefore, there is a problem that the manufacturing cost for the opening manufacturing becomes high.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
The present invention has been made in view of the above problems,
In a method for producing an optical aperture in which an optical aperture is formed at the tip of a cone-shaped chip,
The chip;
The contact that is arranged in the vicinity of the chip and has substantially the same height as the chip,
At least with respect to an opening forming body made of a light shielding film formed on the chip,
A pusher that covers at least the tip and at least a portion of the degree;
The optical opening is formed by displacing with a force having a component toward the chip to form an optical opening at the tip of the chip.
[0011]
Therefore, according to the method for producing an optical aperture of the present invention, the displacement of the plane is controlled by the degree of contact having substantially the same height as the chip. Therefore, simply pressing the plane with a predetermined force makes it easy. An optical aperture can be created. In addition, the opening can be formed under various environments such as vacuum, liquid, and air. In addition, since no special control device is required when producing the optical aperture, the device for producing the optical aperture can be simplified. In addition, the time for applying the predetermined force can be easily shortened, and the time required for opening preparation can be shortened. Therefore, the cost required for opening preparation can be reduced.
[0012]
In addition, a method for producing an optical aperture is provided, wherein the shape of the optical aperture is measured, and the force is controlled based on the measurement result.
[0013]
Therefore, the openings having the same shape can be stably produced without being affected by factors such as the thickness distribution of the light shielding film, the warpage of the substrate, and the operation variation of the mechanism that applies force.
[0014]
In addition, a method for producing an optical aperture is characterized in that the size of the optical aperture is measured and the force is controlled based on the measurement result.
[0015]
Therefore, the openings of the same size can be stably produced without being affected by factors such as the thickness distribution of the light shielding film, the warp of the substrate, and the operation variation of the mechanism that applies force.
[0016]
In addition, an optical aperture manufacturing method is characterized in that the measurement is performed by a microscope.
[0017]
Accordingly, openings having the same shape or size can be stably produced with a simple apparatus configuration.
[0018]
Further, an optical aperture manufacturing method is characterized in that the measurement is measurement of electric resistance of the light shielding film.
[0019]
Therefore, the measurement can be automatically performed at a high speed, and an opening suitable for mass production can be manufactured at a low cost.
[0020]
Further, the optical aperture manufacturing method is characterized in that the measurement is measurement of the light transmission amount of the aperture.
[0021]
Therefore, high-accuracy and high-speed aperture measurement can be performed, and aperture fabrication that is inexpensive and suitable for mass production is possible.
[0022]
Further, the method for producing an optical aperture is characterized in that the control of the force is control of the magnitude of the force.
[0023]
Therefore, it is possible to stably produce a large number of openings with an apparatus having a simple configuration.
[0024]
Further, the method for producing an optical aperture is characterized in that the control of the force is control of the number of times of displacement.
[0025]
Accordingly, a large number of openings can be manufactured in a short time at a low cost.
[0026]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, a method for forming an opening according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
(Embodiment 1)
1 to 3 are diagrams for explaining a method of forming an opening according to the first embodiment of the present invention. A
[0027]
The height H1 of the
[0028]
The
[0029]
FIG. 2 is a view showing a state in which the
[0030]
FIG. 3 is a view showing a state in which the
[0031]
As described above, according to the opening manufacturing method of the present invention, the displacement amount of the
[0032]
Next, the manufacturing method of the workpiece |
[0033]
The
[0034]
The diameter of the
[0035]
FIG. 5 shows a state in which the
[0036]
6 and 7 are diagrams for explaining the relationship between the
[0037]
FIG. 7A shows a state in which the
[0038]
FIG. 7B shows a state in which etching is further advanced from the state of FIG. When further etching is performed from the state of FIG. 7A, the height H111 of the
[0039]
FIG. 7C shows a state where the etching is further advanced from the state of FIG. 7B. The height H1111 of the
[0040]
According to the method for manufacturing the
[0041]
As described above, according to the first embodiment of the present invention, the height of the
[0042]
It is also possible to produce a plurality of apertures 8 having the same aperture diameter at a time by applying force F to a sample on which a plurality of
(Embodiment 2)
FIG. 8 shows an
[0043]
In this way, the size of the formed opening is evaluated by measuring each time, and the result is fed back to control the force applied to the chip, so that an optical opening having a desired size can be produced stably at all times. Can do. In the present embodiment, the light transmission amount is measured as a method for measuring the opening size. However, it can also be measured by measuring the electrical resistance of the light shielding film as shown in FIG. In FIG. 9, the
[0044]
As a control form of the force F, there is a method of applying the force F in a plurality of times. For example, when a method of creating one opening by pushing the pushing
[0045]
【The invention's effect】
By controlling the
[0046]
It is also possible to produce a plurality of apertures 8 having the same aperture diameter at a time by applying force F to a sample on which a plurality of
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram illustrating a method for forming an opening according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram for explaining a method of forming an opening according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a diagram illustrating a method for forming an opening according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a diagram illustrating a method for manufacturing a
FIG. 5 is a diagram illustrating a method for manufacturing a
FIG. 6 is a diagram for explaining a relationship between a
7 is a diagram for explaining a relationship between a
FIG. 8 shows an apparatus for producing an optical aperture by the method according to
FIG. 9 is a diagram for explaining a method for measuring an opening size by a method according to
[Explanation of symbols]
1
Claims (4)
前記近視野光デバイスと、前記チップと略同じ高さの度当たり部を有する度当たりとを備える被開口形成体を略平坦な面上に形成し、
前記押し込み体は前記チップを覆うとともに前記度当たりの少なくとも一部を覆うような略平面部を有するものであり、
前記押し込み体と前記度当たり部とを接触させることによって前記押し込み体の変位を制御することにより、前記チップ先端に前記開口を形成する開口形成工程と、
前記開口の形状を計測し、前記計測結果をフィードバックして前記計測結果が前記所望の結果に近づくように前記力の大きさを調整する力調整工程とを備え、
前記開口形成工程は、前記力調整工程の後に繰り返されることを特徴とする光学的な開口の作製方法。 An optical opening that forms an opening by plastically deforming the light-shielding film by bringing a pusher into contact with the tip of the near-field optical device having a cone-shaped chip and the light-shielding film provided on the chip. In the production method of
Forming an opening forming body including the near-field optical device and a measure having a measure portion having a height substantially the same as the chip on a substantially flat surface;
The pusher has a substantially flat surface that covers the chip and covers at least a part of the degree,
An opening forming step of forming the opening at the tip of the chip by controlling the displacement of the pusher by bringing the pusher into contact with the contact portion;
A force adjustment step of measuring the shape of the opening, feeding back the measurement result, and adjusting the magnitude of the force so that the measurement result approaches the desired result,
The method for forming an optical opening, wherein the opening forming step is repeated after the force adjusting step .
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