JP4450981B2 - 光学的な開口の作製方法及び作製装置 - Google Patents

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装置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装置に関する。
【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開口作製方法及び作製装置において、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ストッパーの少なくとも一部を覆うような略平面を有する押し込み体に外部から力をかけることによって変位させ、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開口作製方法とした。
【００１１】
したがって、本発明の光学的な開口を形成する開口形成装置によれば、前記チップと略同じ高さを有するストッパーによって、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、前記力が前記押し込み体に対し、重りが衝突する事によって発生する衝撃力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。
【００１３】
したがって、重りを落下させるだけの簡単な構造で光学的な開口を作製するための装置が容易にできるため、開口作製にかかるコストを低くすることができる。
【００１４】
また、前記力が前記押し込み体に対し、加圧手段によって発生する圧力によるものであることを特徴とする請求項１記載の光学的な開口を形成する開口作製方法とした。
【００１５】
したがって、簡単な加圧手段だけで光学的な開口を作製するための装置を構成する事ができるため、安価に精度よくを作製する事ができる。また、加圧手段によって発生する圧力を制御することによって、前記押し込み体の変位量を任意に設定できるため、様々な開口サイズを作製する事ができる。
【００１６】
また、前記衝撃力が重りを一定の高さから略垂直に落下させることによって発生す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及び作製装置とした。したがって、重りを一定の高さから略垂直に落下させる事によって安定的な衝撃力が発生するため、押し込み体の変位量を一定にする事ができ、安価に精度よく光学的な開口を形成する事ができる。
【００１７】
また、前記衝撃力が支点を中心にした円運動している重りと前記被開口形成体との衝突によって発生する衝撃力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。したがって、前記押し込み体の変位量を支点を中心にした円運動している重りと前記被開口形成体との衝突によって発生する衝撃力を容易に一定に制御することができるため、大きさが均一で、かつ、微小な光学的な開口を簡単に作製する事ができ、光学的な開口の作製歩留まりを向上させることが容易である。また、支点と重りの位置を変えることで容易に前記被開口形成体との衝突によって発生する衝撃力を可変する事ができるため、前記押し込み体の変位量を任意に設定でき、様々な開口サイズを作製する事ができる。
【００１８】
また、前記加圧手段がばねの応力によって稼動することで発生す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。したがって、前記加圧手段をばねの応力で制御する事で、前記押し込み体の変位量を制御する事ができるため、大きさが均一で、かつ、微小な光学的な開口を簡単に作製する事ができ、光学的な開口の作製歩留まりを向上させることが容易である。また、押し込み体の変位量をばね圧を可変させるだけで制御する事ができるため、様々な開口サイズを容易に作製する事ができる。
【００１９】
また、前記加圧手段が磁性体を磁力の反発力或いは吸引力によって稼動することで発生す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。したがって、前記加圧手段を磁力で制御する事で、前記押し込み体の変位量を制御する事ができるため、大きさが均一で、かつ、微小な光学的な開口を簡単に作製する事ができ、光学的な開口の作製歩留まりを向上させることが容易である。また、押し込み体の変位量を加圧手段で簡単に制御できるため、様々な開口サイズを容易に作製する事ができる。
【００２０】
また、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ストッパーの少なくとも一部を覆うような略平面を有する押し込み体に対し、請求項１から請求項７までの何れかの開口作成方法を有することを特徴とする光学的な開口を形成する開口作製装置とした。したがって、簡単な装置構成で大量生産が可能となり、高精度に光学的な開口を容易に作成する事ができる。また、製作工程をオートメーション化できることで歩留まりが向上し安価に提供することができる。
【００２１】
【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に係る光学的な開口を形成する開口形成装置を説明する図である。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の上に形成された錐状のチップ１および尾根状のストッパー２、チップ１、ストッパー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、例えば図６の様に遮光膜３は、チップ１、ストッパー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。
【００２２】
チップ１の高さH1は、数mm以下であり、ストッパー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とストッパー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。
【００２３】
チップ１、ストッパー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、ストッパー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。
【００２４】
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および少なくともストッパー２の一部を覆い、かつ、少なくともチップ１およびストッパー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。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、ストッパー２と板６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およびストッパー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、遮光膜よりも堅く、チップ１およびストッパー２よりも柔らかい材料である場合、チップ１およびストッパー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。
【００２５】
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およびストッパー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を形成できることは、いうまでもない。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のは言うまでもない。
【００２６】
以上説明したように、本発明の開口作製方法によれば、ストッパー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。
【００２７】
次に図９（Ａ）と図９（Ｂ）は本発明の実施の形態１に係る光学的な開口を形成する開口形成装置を説明する図である。
【００２８】
図９（Ａ）は、開口形成装置の構成図を示し、図９（Ｂ）はワーク１０００の上部より拡大鏡４０２によるワーク１０００と透明な平面である板６の観察像を示す。
【００２９】
図９（Ａ）は、ステージ４０１、荷重制御器３００と拡大鏡４０２から構成されていて、水平に置かれたステージ４０１はワーク１０００と透明な平面である板６を重ね合わせて平行に載せられる構造をしており、平面方向に平行稼動ができる様、2軸のボールネジ式ステージなどから成る。
【００３０】
荷重制御器３００は、重り３０１が支点軸３０３を支点とし一定角度から円弧状に自然落下する様になっていて、回転ギヤ３０２は、一定方向に回転させると一定角度まで重り３０１が持ち上がり、更に回転を加えると重り３０１が自然落下する様にクラッチや連立ギヤなどで構成されている。
【００３１】
また、ステージ４０１と荷重制御器３００は、荷重目標点２０１に対し荷重制御器３００の重り３０１が落下後、先端に位置する荷重点３０４が荷重目標点に対し垂直な荷重が架かる様位置されている。
【００３２】
拡大鏡４０２は光軸に十字スケールの付いた顕微鏡やＣＣＤカメラなどからなり前記３０１が落下後の荷重点３０４が十字スケールの中心にくるよう支軸３０３との相対位置に
レイアウトされている。
【００３３】
よって、ステージ４０１上にワーク１０００を載せた後、板６上の荷重目標点２０１と拡大鏡４０２十字スケールとをステージ４０１を移動させる事で合わせる。次に荷重制御器３００の回転ギヤ３０２を回転させる事で重り３０１が一定角度より自然落下するため、一定の荷重が荷重目標点２０１に架かることとなり、ワーク１０００上のチップ１に光学的な開口を形成させる事ができる。
【００３４】
また、荷重目標点２０１に架かる荷重Ｆは、荷重制御器３００の重り３０１の落下位置である角度と重量によって決定されるがこれは、開口サイズ、板６の材質や遮光膜３の厚さは・材質によって決定される。また、重り６の先端部は球状になっており、荷重目標点２０１対しなるべく荷重点が小さくなる様に構成されている。
【００３５】
以上説明したように、本発明の開口作製方法によれば、
荷重目標点に対し繰り返し精度良く一定荷重を架ける事ができるため、安定的な光学的な開口を形成させる事が可能となる。また、装置全体のコストも安く安価に光学的な開口を形成させる事ができる。
【００３６】
次に、ワーク1000の製造方法を図４と図５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およびストッパー用マスク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及びストッパー用マスク１０２を形成する。チップ用マスク１０１とストッパー用マスク１０２は、同時に形成しても良いし、別々に形成しても良い。
【００３７】
チップ用マスク１０１およびストッパー用マスク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。
【００３８】
チップ用マスク101の直径は、たとえば数mm以下である。ストッパー用マスク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、ストッパー用マスク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、ストッパー用マスク１０２の長さは、数10μｍ以上である。
【００３９】
図５は、チップ１およびストッパー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およびストッパー用マスク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およびストッパー２を形成する。透明材料１０３の厚さとチップ１およびストッパー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ことは言うまでもない。
【００４０】
図７および図８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とストッパー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、ストッパー用マスク１０２の幅よりも小さい場合について説明する。図７は、図５(a)で説明した工程において、チップ１とストッパー２だけを示した図であり、図８は、図7中B-B ’で示す位置のチップ１と、図７中C-C’で示す位置のストッパー２の断面図である。
図8(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。ストッパー用マスク１０２の幅は、チップ用マスク１０１の直径よりも大きいため、図８(a)の状態では、ストッパー２の上面には、平らな部分が残り、この平らな部分上にストッパー用マスク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８（ａ）の状態では、チップ１の高さＨ11とストッパー２の高さＨ22は、同じである。
図8(b)は、図8（ａ）の状態からさらにエッチングを進め、ストッパー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８(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、ストッパー用マスクが残っているストッパー２の高さＨ222は、H22と同じままである。ストッパー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8(b)に示すように、三角形になる。このときのチップ１とストッパー２の高さの差ΔＨは、チップ用マスク101の直径とストッパー用マスク１０２の幅の差、および、チップ１とストッパー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。
図８（ｃ）は、図８（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、ストッパー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とストッパー２の高さの差ΔＨは、変化しない。なお、ストッパー用マスク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とストッパー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とストッパー用マスク１０２が等しい場合は、チップ１とストッパー２の高さが等しくなることは言うまでもない。
【００４１】
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とストッパー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。
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とストッパー２の高さを良好に制御することができ、かつ、ストッパー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。また、チップ１とストッパー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。
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100ミリ秒以下と非常に短くなる。
（実施の形態２）
図１０（Ａ）と図１０（Ｂ）は本発明の実施の形態２に係る光学的な開口を形成する開口形成装置を説明する図である。
図１０（Ａ）は、開口形成装置の荷重制御器の詳細を示し、図１０（Ｂ）は荷重制御器により板６に荷重が加えられた時の様子を示す。
【００４２】
実施の形態１と同一であるところは詳細な説明は省くものとする。
【００４３】
荷重制御器５００の回転ギヤ５０２は回転角度を制御する事のできる回転モータ５０１とクラッチや連立ギヤからなり、回転モータ５０１は例えばステッピングモータやＤＣモータと角度センサーの組み合せでも良い、この回転ギヤ５０２を矢印の方向に回転させると圧力バネ５０３を押す構造となっており、回転ギヤ５０２の形状と回転モータ５０１の回転速度によって板６上の荷重目標点２０１に対し、一定の圧力が加わるため、ワーク１０００上のチップ１に光学的な開口を形成させる事ができる。また、荷重目標点２０１に架かる荷重は、荷重制御器５００の回転ギヤ５０２の形状と圧力バネ５０３のばね圧によって決定されるがこれは、開口サイズ、板６の材質や遮光膜３の膜厚・材質によって決定される。また、圧力バネ５０３の先端部は球状になっており、荷重目標点２０１対しなるべく荷重点が小さくなる様に構成されている。
【００４４】
また、回転モータ５０１の回転速度を制御することで、荷重目標点２０１に架かる荷重を制御できるため、容易に任意の開口サイズを得る事ができる。
（実施の形態３）
図１１（Ａ）と図１１（Ｂ）は本発明の実施の形態３に係る光学的な開口を形成する開口形成装置を説明する図である。
図１１（Ａ）は、開口形成装置の荷重制御器の詳細を示し、図１１（Ｂ）は荷重制御器により板６に荷重が加えられた時の様子を示す。
【００４５】
実施の形態１と同一であるところは詳細な説明は省くものとする。
【００４６】
荷重制御器６００はコイル６０２と磁化された鉄心６０１で構成されており、コイル６０２に流す電流の方向により鉄心６０１が上下に稼動する構造になっている。押し込み体である板６上の荷重目標点２０１に対し一定の荷重を架けることとなり、ワーク１０００上のチップ１に光学的な開口を形成させる事ができる。 また、荷重目標点２０１に架かる荷重は、荷重制御器６００のコイル６０２に流す電流の量によって決定されるがこれは、開口サイズ、板６の材質や遮光膜３の厚さは・材質によって決定される。また、鉄心６０１の先端部は球状になっており、荷重目標点２０１対しなるべく荷重点が小さくなる様に構成されている。 また、コイル６０２に流す電流量と時間を制御することで、荷重目標点２０１に架かる荷重を制御できるため、容易に任意の開口サイズを得る事ができる。
【００４７】
さらに電気的に制御が可能となるため、パーソナルコンピュータ等で簡単に制御ができるため、オートメーション化が容易にでき、大量生産が可能となり、安価に光学的な開口作成が行う事ができる。
【００４８】
【発明の効果】
チップ１とストッパー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とストッパー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。
また、力Ｆを容易に制御できるため、様々なサイズの開口８を製作する事もできる。
【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の製造方法について説明した図である。
【図７】ワーク１０００の作製方法におけるチップ１とストッパー２の高さの関係を説明する図である。
【図８】ワーク１０００の作製方法におけるチップ１とストッパー２の高さの関係を説明する図である。
【図９】本発明の実施の形態１に係る光学的な開口を形成する開口形成装置を説明する図である。
【図１０】本発明の実施の形態２に係る光学的な開口を形成する開口形成装置を説明する図である。
【図１１】本発明の実施の形態３に係る光学的な開口を形成する開口形成装置を説明する図である。
【符号の説明】
１ チップ
２ ストッパー
３ 遮光膜
４ 基板
５ 透明層
６ 板
７ 押し込み用具
８ 開口
１１ チップ突出部
１２ 板
１３ 位置決め線
１４ 押し込み板付きシート
１５ ポリエチレンシート
１６ ガラス板
２１ 突起
１０１ チップ用マスク
１０２ ストッパー用マスク
１０３ 透明材料
１０４ 基板材料
２０１ 荷重目標点
３００ 荷重制御器
３０１ 重り
３０２ 回転ギヤ
３０３ 支点軸
３０４ 荷重点
４０１ ステージ
４０２ 拡大鏡
４０３ 自動制御器
５００ 荷重制御器
５０１ 回転モータ
５０２ 回転ギヤ
５０３ 圧力バネ
６００ 荷重制御器
６０１ 鉄心
６０２ コイル
１０００ ワーク
Ｆ 力
Ｈ１ チップの高さ
Ｈ２ ストッパーの高さ

Claims (3)

1. 錐状のチップと前記チップ上に備えられた遮光膜とを有する近視野光デバイスにおける前記チップ先端に、押し込み体を接触させることによって前記遮光膜を塑性変形させて開口を形成する開口作製装置であって、
   前記チップを覆うとともに、前記チップと略同じ高さの度当たり部を有するストッパーの少なくとも一部を覆うような略平面部を有する押し込み体と、
   ばねを有し、前記ばねの応力を用いて前記押し込み体に圧力を与える加圧手段とを備え、
   前記押し込み体は、前記圧力によって前記度当たり部に接触することにより、前記チップ先端上に備えられた前記遮光膜と対向する対向部分が制御されるものであり、
   前記対向部分を変位させることにより、前記チップ先端に前記開口を作製する開口作製装置。
2. 錐状のチップと前記チップ上に備えられた遮光膜とを有する近視野光デバイスにおける前記チップ先端に、押し込み体を接触させることによって前記遮光膜を塑性変形させて開口を形成する開口作製装置であって、
   前記チップを覆うとともに、前記チップと略同じ高さの度当たり部を有するストッパーの少なくとも一部を覆うような略平面部を有する押し込み体と、
   磁性体を有し、前記磁性体の磁力の反発力或いは吸引力を用いて前記押し込み体に圧力を与える加圧手段とを備え、
   前記押し込み体は、前記圧力によって前記度当たり部に接触することにより、前記チップ先端上に備えられた前記遮光膜と対向する対向部分が制御されるものであり、
   前記対向部分を変位させることにより、前記チップ先端に前記開口を作製する開口作製装置。
3. 請求項１又は請求項２のいずれかに記載の開口作製装置を用いた光学的な開口の作製方法において、
   前記近視野光デバイスと、前記ストッパーとを備える被開口形成体を略平坦な面上に形成し、
   前記加圧手段によって発生した圧力により前記押し込み体を変位させるとともに、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ことを特徴とする光学的な開口の作製方法。

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