JP4558886B2 - Probe manufacturing method and probe array manufacturing method - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、入射された光を集光して例えば被測定試料及び記録媒体に光を照射するのに用いて好適なプローブ及びプローブの製造方法、プローブアレイ及びプローブアレイの製造方法に関し、詳しくは、入射された光を集光して近接場光や伝搬光を発生させることができるプローブの製造方法及びプローブアレイの製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、例えば近接場光学顕微鏡及び近接場光記録用光ヘッドに備えられる複数の突起型プローブを作製するには、これまでに複数の凹部アレイの転写による作製方法が提案されていた。
【0003】
この近接場光学顕微鏡及び近接場光記録用光ヘッドは、各突起部と試料との距離を、試料の測定を行うときに用いる光の波長よりも小さくするように突起型プローブアレイを配設する。これにより、近接場光学顕微鏡は、各突起部と、試料との間に近接場光を発生させて試料の物性測定を行うことが多い。
【0004】
上記突起型プローブアレイを製造するときには、先ず、例えば面方位が(100)面のSi基板に対して異方性エッチングを行うことでSi基板に複数の凹部からなる凹部アレイを作製する。次いで、作製した凹部アレイを用いて他の材料(例えば金属材料や誘電体材料)に凹部を転写する。このとき凹部アレイの表面を例えば金属や誘電体等のSiとは異なる他の材料で覆い、その後他の材料からSi基板を除去する。これにより、金属材料や誘電体材料からなる突起部を複数備えた突起型プローブアレイを作製する。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
上述した近接場光学顕微鏡に備えられる突起型プローブアレイは、光の波長以下の距離で各突起部と試料とを近接して使用されるので、各突起部の高さを制御することが重要となる。
【0006】
ここで、上述したように、凹部アレイを用いて金属材料等を転写して突起型プローブアレイを作製する場合、各突起部の高さHは、図29に示すように、凹部アレイ1000の凹部1001の深さにより決定される。各凹部1001の深さは、凹部1001がSi(111)面によって囲まれることにより、凹部1001の幅W=2H/tan54.74゜≒1.414Hによって決定される。
【0007】
しかし、凹部1001の幅は、電子ビーム露光装置を用いたとしても、機械的な精度に揺らぎが発生するために、各凹部1001で約10nm程度の誤差が発生してしまう。したがって、凹部アレイ1000を用いて作製される突起型プローブアレイの各突起部の高さを均一にすることが不可能であった。
【0008】
また、プローブアレイでなく、単一の突起型プローブを作製する場合は、単一の突起を作製するので、複数の突起の高さを均一にすることは考慮することはない。しかし、次のような問題がある。
【0009】
先ず、各突起の先端は完全に先鋭化されている訳ではなく、実際には、突起先端部が平面に仕上げられていて、突起は錐台形状になっている。従来技術により錐台形の突起を作製する場合、図30(a)に示すように、先ず、錐台状の凹部2001を作製する。これを転写して突起を作製するわけであるが、このときの突起先端の平面度は前記凹部の平面度に反映される。底面2002を持つ凹部2001を作製する場合は、凹部2001を構成する面が全て(111)面になる(底面が無くなる)前に、異方性エッチングの時間を管理して、エッチングを停止して作製する。この場合、底面2002の平面度は、ヒロック等の発生により、その平面度は非常に悪いことが多い。
【0010】
突起型プローブの先端としては、例えば出射する光の波長をλとすると、λ/8以下の平面度が必要であるが、従来技術で作製した凹部2001の底面2002の平面度はこれに遠く及ばない。したがって、従来技術で突起型プローブを作製することはできない。
【0011】
次に、図30(b)に示すように、エッチストップ層2003を凹部2001の底面2002に予め作製しておいて時間管理をせずに底面2002を作製する場合もある。この場合、エッチストップ層2003の充分な平面度を得ることができるので、平面度の点では要求を満たす突起を作製することが可能となる。
【0012】
しかし、この場合は、凹部2001の開口幅Wと凹部2001の深さHとから作製する突起の開口径Dが定まり、深さHは局所的な平面度という点では上述したように充分な精度を有しているが、一枚のウェハ内あるいはウェハ間の揺らぎは数百nm程度と非常に大きいことが多い。
【0013】
従って、一定の開口幅Wで凹部2001を作製すると、底面2002の径(すなわち突起先端の開口径D)は深さHの揺らぎに応じて変動する。
【0014】
このことに対応するには、開口幅Wを深さHの揺らぎに合わせて変化させることが挙げられるが、深さHを正確に測定することは不可能である。また、実際はフォトマスクの寸法を変化させることは不可能である。
【0015】
以上より、従来技術には、複数の突起の高さを均一にすることを考慮する必要のない、単一の突起型プローブを作製する場合にも、寸法精度上の大きな問題があった。
【0016】
そこで、本発明は、上述したような実情に鑑みて提案されたものであり、寸法精度を飛躍的に向上させたプローブの製造方法及びプローブアレイの製造方法を提供することを目的とする。
【0017】
また、本発明は、高効率かつ高分解能であって、プローブアレイに設けられる各突起部の高さが一定に制御されたプローブアレイを提供することを目的とする。
【0018】
また、本発明は、プローブアレイを製造するときに、高効率かつ高分解能であって、各突起部の高さを一定に制御することを目的とする。
【0020】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るプローブの製造方法は、上述の課題を解決するために、光透過性を有する第1の基板と、上記第1の基板よりも屈折率が高い高屈折率層、上記高屈折率層上に積層された中間層、上記中間層上に積層された支持層からなる第2の基板とを上記第1の基板と上記高屈折率層とを接触させて接合し、上記第2の基板に含まれる支持層を除去し、上記支持層を除去して露呈した上記中間層をパターニングし、パターニングして露呈した上記高屈折率層をエッチングして第1の基板上に錐状の突起部を形成し、上記パターニングされた中間層を除去して、第1の基板上に高屈折率層からなる錐状の突起部を備えるプローブを作製する。
【0021】
本発明に係る他のプローブの製造方法は、上述の課題を解決するために、光透過性を有する第1の基板と、支持層、上記支持層上に形成された中間層、上記中間層上に形成され上記第1の基板より屈折率が高いGaP層からなる第2の基板と、を上記第1の基板と上記GaP層とを接触させて接合し、上記第2の基板に含まれる支持層を除去し、上記支持層を除去して露呈した上記中間層をパターニングし、パターニングして露呈した上記GaP層をエッチングして第1の基板上に錐状の突起部を形成し、上記パターニングされた中間層を除去して、第1の基板上に該第1の基板より屈折率が高いGaP層からなる錐状の突起部を備えるプローブを作製することを特徴とするプローブの製造方法。
【0022】
本発明に係る他のプローブの製造方法は、上述の課題を解決するために、光透過性を有する第1の基板と、上記第1の基板よりも屈折率が高く所定量の不純物が混入した低濃度層、前記所定量の不純物よりも多い不純物が混入した高濃度層からなる第2の基板と、を上記第1の基板と上記低濃度層とを接触させて接合し、上記第2の基板に含まれる高濃度層を除去し、上記高濃度層を除去して露呈した上記低濃度層の表面にパターニング用材料を形成して当該パターニング用材料をパターニングし、パターニングして露呈した上記低濃度層をエッチングして第1の基板上に錐状の突起部を形成し、上記パターニングされたパターニング用材料を除去して、第1の基板上に低濃度層からなる錐状の突起部を備えるプローブを作製する。
【0023】
本発明を適用した他のプローブの製造方法は、上述の課題を解決するために、光透過性を有する第1の基板と、上記第1の基板よりも屈折率の高いn型Si層とp型Si層からなる第2の基板と、を上記第1の基板と上記n型Si層とを接触させて接合し、上記第2の基板に含まれるp型Si層を除去し、上記p型Si層を除去して露呈した上記n型Si層の表面にパターニング用材料を形成して当該パターニング用材料をパターニングし、パターニングして露呈した上記n型Si層をエッチングして第1の基板上に錐状の突起部を形成し、上記パターニングされたパターニング用材料を除去して、第1の基板上にn型Si層からなる錐状の突起部を備えるプローブを作製する。
【0024】
本発明に係る他のプローブの製造方法は、上述の課題を解決するために、光透過性を有する第1の基板と、上記第1の基板よりも屈折率の高い高濃度p型Si層とn型Si層からなる第2の基板と、を上記第1の基板と上記高濃度p型Si層とを接触させて接合し、上記第2の基板に含まれるn型Si層を除去し、上記n型Si層を除去して露呈した上記高濃度p型Si層の表面にパターニング用材料を形成して当該パターニング用材料をパターニングし、パターニングして露呈した上記高濃度p型Si層をエッチングして第1の基板上に錐状の突起部を形成し、上記パターニングされたパターニング用材料を除去して、第1の基板上に上記高濃度p型Si層からなる錐状の突起部を備えるプローブを作製する。
【0026】
本発明に係るプローブアレイの製造方法は、上述の課題を解決するために、光透過性を有する第1の基板と、上記第1の基板よりも屈折率が高い高屈折率層、上記高屈折率層上に積層された中間層、上記中間層上に積層された支持層からなる第2の基板と、を上記第1の基板と上記高屈折率層とを接触させて接合し、上記第2の基板に含まれる支持層を除去し、上記支持層を除去して露呈した上記中間層をパターニングし、パターニングして露呈した上記高屈折率層をエッチングして第1の基板上に錐状の突起部を複数形成し、上記パターニングされた中間層を除去して、第1の基板上に高屈折率層からなる錐状の突起部を複数備えるプローブアレイを作製する。
【0027】
本発明に係る他のプローブアレイの製造方法は、上述の課題を解決するために、光透過性を有する第1の基板と、支持層、上記支持層上に形成された中間層、上記中間層上に形成され上記第1の基板より屈折率が高いGaP層からなる第2の基板と、を上記第1の基板と上記GaP層とを接触させて接合し、上記第2の基板に含まれる支持層を除去し、上記支持層を除去して露呈した上記中間層をパターニングし、パターニングして露呈した上記GaP層をエッチングして第1の基板上に錐状の突起部を複数形成し、上記パターニングされた中間層を除去して、第1の基板上に該第1の基板より屈折率が高いGaP層からなる錐状の突起部を複数備えるプローブアレイを作製する。
【0028】
本発明に係る他のプローブアレイの製造方法は、上述の課題を解決するために、光透過性を有する第1の基板と、上記第1の基板よりも屈折率が高く所定量の不純物が混入した低濃度層、前記所定量の不純物よりも多い不純物が混入した高濃度層からなる第2の基板と、を上記第1の基板と上記低濃度層とを接触させて接合し、上記第2の基板に含まれる高濃度層を除去し、上記高濃度層を除去して露呈した上記低濃度層の表面にパターニング用材料を形成して当該パターニング用材料をパターニングし、パターニングして露呈した上記低濃度層をエッチングして第1の基板上に錐状の突起部を複数形成し、上記パターニングされたパターニング用材料を除去して、第1の基板上に低濃度層からなる錐状の突起部を複数備えるプローブアレイを作製する。
【0029】
本発明に係る他のプローブアレイの製造方法は、上述の課題を解決するために、光透過性を有する第1の基板と、上記第1の基板よりも屈折率の高いn型Si層とp型Si層からなる第2の基板と、を上記第1の基板と上記n型Si層とを接触させて接合し、上記第2の基板に含まれるp型Si層を除去し、上記p型Si層を除去して露呈した上記n型Si層の表面にパターニング用材料を形成して当該パターニング用材料をパターニングし、パターニングして露呈した上記n型Si層をエッチングして第1の基板上に錐状の突起部を複数形成し、上記パターニングされたパターニング用材料を除去して、第1の基板上にn型Si層からなる錐状の突起部を複数備えるプローブアレイを作製する。
【0030】
本発明に係る他のプローブアレイの製造方法は、上述の課題を解決するために、光透過性を有する第1の基板と、上記第1の基板よりも屈折率の高い高濃度p型Si層とn型Si層からなる第2の基板と、を上記第1の基板と上記高濃度p型Si層とを接触させて接合し、上記第2の基板に含まれるn型Si層を除去し、上記n型Si層を除去して露呈した上記高濃度p型Si層の表面にパターニング用材料を形成して当該パターニング用材料をパターニングし、パターニングして露呈した上記高濃度p型Si層をエッチングして第1の基板上に錐状の突起部を複数形成し、上記パターニングされたパターニング用材料を除去して、第1の基板上に上記高濃度p型Si層からなる錐状の突起部を複数備えるプローブアレイを作製する。
【0031】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【0032】
本発明は、入射された光を集光する単一プローブ、例えば図1に示すような複数の単一プローブを有するプローブアレイ1に適用される。
【0033】
このプローブアレイ1は、近接場光学顕微鏡の光ヘッドや、記録媒体に近接場光を照射するための光ヘッドとして用いられる。例えばプローブアレイ1を近接場光学顕微鏡の光ヘッドとして使用した場合、プローブアレイ1は、被測定試料との距離が、被測定試料に照射する光の波長以下の位置に配設される。このような状態において、プローブアレイ1は、被測定試料との間で近接場光を発生させる。
【0034】
このプローブアレイ1は、図1に示すように構成される。プローブアレイ1は、図1(b)に示すように、ガラス基板2と、ガラス基板2上に形成された複数のSi突起部3と、Si突起部3の周囲に設けられたバンク部4と、Si突起部3及びバンク部4上に形成された金属層5とからなる。このプローブアレイ1において、ガラス基板2と、Si突起部3及びバンク部4とは、陽極接合等の手法を用いて接続されている。なお、上記陽極接合については、プローブアレイ1の製造方法の説明で詳述する。本実施の形態において、プローブアレイ1を構成するSi突起部3は、上記単一プローブに相当する。
【0035】
ガラス基板2は、図1(a)に示すように例えば縦寸法t1が約3mm、横寸法t2が約4mmであって、図1(b)に示すように厚さ寸法t3が約1mmに成形されている。
【0036】
Si突起部3は、ガラス基板2よりも屈折率が非常に高い高屈折率材料からなる。この実施の形態では、例えばSi材料からなる。このSi突起部3は、図1(a)に示すように、バンク部4に囲まれて、縦方向及び横方向の2次元に配列されて形成されている。各Si突起部3は、底面をガラス基板2側に形成した四角錐形状となってガラス基板2上に形成される。各Si突起部3は、図1(b)に示すように、高さ寸法t4が約5〜10μmで形成されている。
【0037】
また、各Si突起部3は、図2に示すように、底面の一辺の長さt7が約10μm、高さ寸法t4が約10μmとなっているとき、先端部分(頂点)のなす角度θが約90度とされて形成される。このSi突起部3の側面は、光が四角錐の底面側から入射されたとき、先端部分で光強度が大きくなるように設計されている。
【0038】
更に、Si突起部3は、後述するが、側面が2段階に変化されたときには、高さ寸法t4が約3μm、底面の一辺の長さが約2μm、先端部分(頂点)のなす角度が約30度とされて形成される。また、このSi突起部3は、先端部分の開口径が100nm程度に形成されることで先端部分に近接場光を発生させるように設計され、先端部分の開口径が光の波長程度に形成させることで先端部分に近接場光でない伝搬光を発生させるように設計される。
【0039】
バンク部4は、Si突起部3と同じくSi材料からなる。このバンク部4は、縦寸法t5及び横寸法t6が約100μmの正方形状に形成され、高さ寸法がSi突起部3と同じく5〜10μmで形成される。
【0040】
このバンク部4は、縦方向及び横方向の2次元に配列されて2上に形成される。このバンク部4が2次元方向に配列されることで、各Si突起部3は、ガラス基板2上に2次元方向に配列される。
【0041】
金属層5は、例えばAl等の遮光性材料からなり、例えば蒸着法等の薄膜形成技術により、光を透過させない程度の膜厚に形成される。この金属膜5は、例えばAl材料を用いた場合、約30nm程度の膜厚で形成される。この金属層5は、ガラス基板2及びSi突起部3の側面に形成される。
【0042】
このようなプローブアレイ1では、上記近接場光学顕微鏡に備えられ、試料との距離が光の波長以下の位置に配設される。このプローブアレイ1は、ガラス基板2側から光が入射されると、金属層5で光を散乱させてSi突起部3の頂点での光強度が大きくなるように集光し、各Si突起部3と試料との間に近接場光を発生させる。
【0043】
つぎに、上述のプローブアレイ1の製造方法について説明する。なお、以下に説明するプローブアレイ1の製造方法は、単一のプローブ、すなわち、単一のSi突起部3を製造するときにも適用することができる。
【0044】
プローブアレイ1を製造するとき、先ず、図3に示すようにSOI(Silicon On Insulator)基板10を用意する。このSOI基板10は、Siからなる活性層11と、活性層11上に形成された中間層であるSiO2層12と、SiO2層12上に形成されたSi支持基板13とからなる。ここで、活性層11は、膜厚が約10μm程度であり、波長が約800nm程度の光に対する屈折率が約4程度である。ここで、活性層11は、Si突起部3及びバンク部4が形成される面では表面が均一であることが必要である。
【0045】
次に、図4に示すように、SOI基板10とガラス基板14とを陽極接合する。ガラス基板14としては、コーニング社の#7740や#7070、或いは岩城硝子のSW−3等を用いる。ここで、ガラス基板14はNa+イオンを含有している。そして、SOI基板10の活性層11とガラス基板14とを接触させ、真空中或いはN2、Ar2等の不活性ガス中で、350℃〜450℃に加熱したまま、Si支持基板13側を陽極としてSi支持基板13とガラス基板14との間に200V〜1000Vの電位差を与える。ガラス基板14の融点以下の温度でも正のNa+イオンはガラス基板14の中で動きやすくなるので、負電界に引かれてガラス基板14表面に到達する。ガラス基板14中に残った多量の負イオンが活性層11(Si)との接着面に空間電荷層を形成して、Si−ガラス間に吸引力を生じ、化学結合させる。
【0046】
次に、SOI基板10からSi支持基板13をKOH水溶液やテトラメティルアンモニュウムハイドロオキサイド(TMAH)、弗酸・硝酸混合液等などによるエッチング、或いは機械的研磨、或いは化学機械研磨(CMP)により除去する。これにより、SiO2層12の表面が露呈することになる。
【0047】
次に、図5に示すように、Si支持基板13を除去したことにより露呈したSiO2層12の表面に対してリソグラフィによりパターニングする。パターニングするときには、例えば図1で示したように、Si突起部3及びバンク部4の先端部分を配設する位置にSiO2層12を残すように行う。これにより、SiO2層12からなるパターンを活性層11上に形成する。ここで、各Si突起部3を形成するための各先端部分に対応するパターンとしては、一辺が約10〜15μmの四角形状又は同等の大きさを有する丸形状のものが使用可能である。
【0048】
次に、図6に示すように、SiO2層12のパターンが形成された面に対して、例えばKOH水溶液、NaOH水溶液、ヒドラジン−水和物、エティレンジアミン−パイロカテコール−水の混合液(EPW)、TMAH等のエッチャントを用いて異方性エッチングを行う。これにより、SiO2層12のパターンが形成されていない部分にのみ異方性エッチングを施す。
【0049】
例えばエッチング溶液としてKOH溶液(34wt%、80℃)にイソプロピルアルコール(IPA)を混ぜた溶液を用いた場合、活性層11の側面の傾斜が一段階のプローブアレイ1を作製することができる。このとき、各SiO2層12により形成されるパターンの形状は丸形状でも四角形状であっても変化はしない。
【0050】
更に具体的には、SiO2層12を10μm角の正方形状とし、エッチャントとしてKOH(40g、85%)、水(60g)、IPA(40cc)を混ぜ、80℃でエッチングをしたとき、開始から180sec、360sec、540sec、750secの時間エッチングをしたときの活性層11の変化は、それぞれ図7(a)、図7(b)、図7(c)、図7(d)に示すようになる。これにより、図6に示すように、四角錐形状のSi突起部3となる活性層11aを形成するとともに、バンク部4となる活性層11bをガラス基板14上に形成する。
【0051】
次に、図8に示すように、活性層11a及び活性層11b上に残存するSiO2層12を除去し、活性層11a及び活性層11bの側面、及び、活性層11a及び活性層11bが残存していないガラス基板14上に金属層15を形成する。
【0052】
また、図9に示すように、活性層11b及びガラス基板14の活性層形成面、或いは上記活性層11bのみに金属層15からなる遮光膜を形成する。このように製造されたプローブアレイ1では、Si突起部3の先端から発生する光以外の光を遮断することができ、読みとり信号のS/Nを向上させることができる。
【0053】
ここで、金属層15の厚さは、材料としてAlを使用するときには約30〜50nm程度とし、材料としてAuを使用するときには約100nm程度に形成する。すなわち、金属層15は、ガラス基板2からSi突起部3に入射して光を発生させることができるスキンデプス程度の厚さに形成される。
【0054】
したがって、上述した図4〜図8、及び図9で説明した工程を行うことにより、図1に示すような、ガラス基板2上にSi突起部3を複数備えるプローブアレイ1又は単一のSi突起部3からなる単一プローブを製造することができる。
【0055】
このプローブアレイ1によれば、Siからなる活性層11をガラス基板14に接合・転写することにより、各Si突起部3の先端の高さを均一にし、Si突起部3の先端の平面度を向上させて、先端に発生させる近接場光及び伝搬光を高効率、高分解能で出射することができ、さらには、開口径制御を容易にする。
【0056】
また、プローブアレイでなく、単一の突起型プローブを作製する場合には、特に錐台状突起型プローブの先端面の平面度をλ/8以下の、非常に高いものにすることができる。また、突起先端の開口径Dは突起を作製するエッチング時間により容易に制御できる。
【0057】
このようなプローブアレイ1は、SOI基板10を用いて製造することができるので、各Si突起部3の先端部分の高さの誤差がSOI基板10の膜厚精度により決定される。ここで、結晶成長技術により作製されたSOI基板10の膜厚精度は、原子レベル程度の誤差しかないので、各Si突起部3の先端部分の高さの誤差も原子レベル程度と推定される。したがって、このプローブアレイ1の製造方法によれば、従来の転写を用いた製造技術と比較しても、高精度で高さの制御をすることができ、先端位置が均一に制御されたSi突起部3を製造することができる。
【0058】
更に、このプローブアレイ1によれば、各Si突起部3の高さが一定であるので、記録媒体に対して記録再生を行うに際して、記録媒体と各Si突起部3の先端との距離を各Si突起部3について一定とすることができ、全Si突起部3を近接場光を発生させるのに必要な位置とすることができる。すなわち、このプローブアレイ1によれば、各Si突起部3ごとに近接場光が発生しなかったり、発生したりするようなことがない。
【0059】
また、このプローブアレイ1は、SOI基板10とガラス基板14とを陽極接合して製造されるので、SOI基板10のみを用いて製造された場合と比較して強度が向上されている。
【0060】
更に、例えばガラス基板14に代えてSiからなる基板を用いたときには、充分な機械的強度を得るために数百μmの厚みは必要なので、Siが可視光に対して伝搬損失があるため、Si突起部3に光を入射することが不可能となる。これに対し、プローブアレイ1では、Si突起部3がガラス基板14上に形成されていて、Si突起部3の高さも5〜10μmである。5〜10μm厚のSiは780〜830nm程度の波長では数10%の透過率を有しているので、各Si突起部3に入射する光量を多くして、先端部分で発生する近接場光の光強度を高めることができる。
【0061】
したがって、このプローブアレイ1によれば、Si突起部3がSiからなり、各Si突起部3の先端位置が均一であるので、各Si突起部3の効率が均一となり、これまで両立が困難であった高効率性と高分解能性を兼ね備えるものであると言える。すなわち、このプローブアレイ1によれば、Si突起部3がSiのような高屈折率材料を用いることで、Si突起部3での伝搬光の波長が実効的に短くなることにより、Si突起部3から外部にしみ出す光を抑制して光利用効率を向上させるとともに、光スポット径を小さくすることができる。
【0062】
また、Si突起部3の間でそれらの高さが均一であるため、各Si突起部3について、その先端で近接場光が存在する範囲内に記録媒体が接近できる。従って、全てのSi突起部3の高効率性と高分解能性を同時に達成できる。
【0063】
また、このプローブアレイ1によれば、Si突起部3の高さと同じ高さを有し、Si突起部3の周囲を囲む位置に配されたバンク部4を備えているので、記録媒体への記録再生時に際して、Si突起部3及びバンク部4が記録媒体に対向したときに、Si突起部3及びバンク部4が記録媒体に接触したときでも、Si突起部3に加わる圧力を減らし、Si突起部3の損傷を低減することができる。
【0064】
また、このプローブアレイ1によれば、作製時において、Si突起部3及びバンク部4と同じ材料にして同時にエッチングすることで同じ高さとすることができるので、Si突起部3及びバンク部4が記録媒体に対向したときに、Si突起部3及びバンク部4が記録媒体に接触したときでも、Si突起部3に加わる圧力を減らし、Si突起部3の損傷を低減することができる。
【0065】
ここで、図6及び図7を用いて説明したように、エッチングを行ってSi突起部3及びバンク部4を製造するときには、図5を用いて説明したときの、SiO2層12をエッチングするときのパターンを変化させることで、ガラス基板14に対する傾斜角度が複数となされたSi突起部3を形成することができる。
【0066】
すなわち、活性層11の側面の傾斜角を複数とするときには、SiO2層12からなるマスクの形状を丸形状とすることが望ましい。更に、エッチングを行うときのエッチング液をKOH溶液(34wt%、80℃)や、NaOH、EPW、TMAHとして作製する。
【0067】
更に具体的には、SiO2層12を10μm角の正方形状のパターンとし、エッチャントとしてKOH(34wt%、80℃)を用いたとき、開始から60sec、150sec、405sec、483secの時間エッチングをしたときの活性層11の変化がそれぞれ図10(a)、図10(b)、図10(c)、図10(d)に示すようになり、活性層11aをガラス基板14上に形成する。これにより、図10(d)に示すように、活性層11aの外壁を、傾斜角(テーパ角度)が異なる複数の傾斜面11c、11dとすることができる。
【0068】
このように、活性層11aの外壁に複数の傾斜面11c、11dを設けたSi突起部3では、傾斜面11dを有した第1の錐状領域では先鋭角を大きくし、傾斜面11cを有した第2の錐状領域では、先鋭角を小さくするように構成されている。したがって、このように作製されるSi突起部3では、上記第1の錐状領域では光の損失を小さくして高効率で光を伝搬し、第2の錐状領域では、第2の錐状領域からの光を絞って先端部分から小さいスポットの光を出射する。したがって、このようなSi突起部3によれば、高効率、且つ光分解能の光を取捨することができる。
【0069】
上述したSi突起部3では、光ファイバを先鋭化した光ファイバプローブのコア径の最適化手法を適用してその開口径を決定することができる。ここで光ファイバプローブのコア材料は、屈折率が1.53のガラス材料からなる。
【0070】
すなわち、光ファイバプローブの最適化において、コア内部での電界分布解析方法を用いる。この電界分布解析方法によれば、クラッドを光の漏洩のない理想金属と仮定し、コア内部に存在する光のモードをTE1nモード(n=1〜6)と、TM1nモード(n=1〜6)のみとしたときに、図11に示すようなコア径と、コアの中心における電界強度との関係を得る。図11によれば、光ファイバプローブのコア内においては、図11(a)に示すように複数のモードが存在し、図11(b)に示すようにそれぞれのモードの重ね合わせによって電界分布が形成されていることが分かる。
【0071】
図11(a)は、コア径を変化させたときの、各モードの電界強度及び等価屈折率を示す。図11(a)によれば、等価屈折率が0に集束するコア径を示すカットオフ径において、各モードの電界強度(振幅比)が最大となる。
【0072】
図11(b)は、コア径を変化させたときの、各モードの電界強度の和と、各コア径におけるスポット径を示し、但し、複数のピークが存在する場合にはコア中心におけるピークのスポット径を示している。この図11(b)によれば、各モードのカットオフ径において、電界強度が極大値を有するのみならず(図11(a))、小さいスポット径のピークが得られることが分かる。
【0073】
これらの各モードのカットオフ径において、TE11モードの光を伝達するためのカットオフ径においては、より開口径が小さい、すなわち、伝搬距離が長いために損失が大きくなる。また、TE13モードのカットオフ径においては、情報再生に適用した場合、得られるピークの数が多くなるので(5つのピーク)、その影響によって余分な情報まで検出してしまうことになる。そこで、伝搬距離、ピーク数を勘案すると、TE12モードのカットオフ径の光ファイバプローブとすることが望ましい。
【0074】
このような解析結果に基づいて、光ファイバプローブのコア内に伝搬するモードをTE12モードとなるようなカットオフ径のコア径(900〜920nm、光の波長λ=830nm)としたときの実験結果を図12に示す。
【0075】
図12(実線:実験結果)によれば、スポット径が約150nmとなるとともに、ピーク中心における電界強度が1[a.u]となっており、図11での解析結果(点線)によるスポット径(175nm)、電界強度(1[a.u])となり、コア径をTE12モードのカットオフ径としたときにおいて電界強度の極大と、微小スポットが得られることが分かる。また、スポット形状については、実験結果と解析結果とで非常に良い一致が得られている。
【0076】
このような光ファイバプローブを用いた解析結果、実験結果を本例のSi突起部3の材料である高屈折率媒質であるSiをコアの材料にして計算した結果を図13に示す。
【0077】
図13によれば、コア材料をSiとした場合、SiからなるコアをTE12モードのカットオフ径(0.4μm)に一致させることにより、微小スポット径(約75nm)を形成するとともに、電界強度の極大を得ることができる。
【0078】
したがって、Si突起部3の開口径をTE12モードのカットオフ径とすることにより、光ファイバプローブと同様に、微小スポット径を形成するとともに、電界強度の極大を得られるプローブアレイ1又は単一プローブを作製することができる。また、プローブアレイ1又は単一プローブでは、損失が小さく、ピーク数が小さい、情報記録再生に最適なものとすることができる。
【0079】
また、金属層15を形成するに際して、図1に示すように、活性層11bの傾斜面及び基板の突起部形成面、或いは突起部の傾斜面のみに遮光膜を形成しても良い。
【0080】
Si突起部3の傾斜面のみに金属層5を形成したプローブアレイ1を作製するときには、SiO2層12からなるマスクの形状を、図14に示すように、作製するSi突起部3の先端位置上のSiO2層12の中央部分12aを所定の厚さとし、Si突起部3の先端位置上以外のSiO2層12の周辺部分12bを所定の厚さ以下の厚さとする。例えば、中央部分12aの厚さを少なくとも200nm程度とし、周辺部分12bの厚さを中央部分12aの厚さの1/5〜1/10程度の厚さとする。
【0081】
このような形状のSiO2層12及び活性層11をエッチャントを用いて図14(a)、図14(b)、図14(c)に示すようにエッチングし、図14(d)に示すように最終的には活性層11aの先端部分のみに中央部分12aを残存させる。そして、残存した中央部分12aをキャップとして金属層15を形成し、図14(e)に示すように、中央部分12aをウェットエッチングにより除去することにより、活性層11aの先端部分に金属層15が形成されないものを作製することができ、活性層11aの傾斜面だけに金属層15を形成することができる。
【0082】
このように製造されたプローブアレイ1では、Si突起部3の先端から発生する光以外の光を遮断することができるので、図9に示した場合と比較しても、更に発生させる光強度を向上させる。
【0083】
つぎに、上述したように製造されたプローブアレイ1での光効率について説明する。プローブアレイ1の光効率を測定するときの測定装置を図15(a)に示す。この測定装置は、レーザダイオード21から波長が830nmのレーザ光を出射し、コア22、クラッド23、金属被膜層24からなり先端が先鋭化された光ファイバプローブの先鋭部25(開口径=100nm)に近接場光を発生させる。そして、プローブアレイ1では、光ファイバプローブの先鋭部25に発生した近接場光を検出し、Si突起部3、ガラス基板2を通過した光をフォトディテクタ26で検出するように構成されている。ここで、光ファイバープローブの先鋭部25の開口径は100nmである。このような測定装置では、光ファイバプローブからレーザ光を入射したときに、Si突起部3の先端部分で発生する近接場光の光強度を測定することができ、これにより、近接場領域におけるプローブアレイのスループットを求めることができる。また、プローブアレイ1のスループットと分解能を評価するために、ファイバプローブとして高スループット(10%)・高分解能(150nm)の特性を持つ内部集光プローブ(開口径D=920nm)も併せて測定した(図15(b))。
【0084】
このような測定装置を用いて、フォトディテクタ27で検出した光の強度[a.u.]と光の検出位置[μm]との関係を図16に示す。この図16において、特性A(実線)は上述した工程で作製したプローブアレイ1についての測定結果であり、特性B(点線)は内部集光型プローブの測定結果である。特性Aと特性Bとを比較すると、プローブアレイ1は10%の効率を持ち、内部集光型プローブよりもスループットが大きく(約15%)、75nmの分解能を有することがわかる。
【0085】
したがって、上述したような製造方法で製造されたプローブアレイ1によれば、高効率で光を集光し、Si突起部3の先端部分に光強度の高い近接場光を発生させることができると同時に高分解能で試料測定を行うことができる。
【0086】
また、このプローブアレイ1によれば、例えば記録媒体への光照射を行って記録媒体に信号を記録及び/又は再生を高記録密度かつ、高S/Nで実現することができる。
【0087】
つぎに、プローブアレイ1又は単一プローブを製造する他の一例について説明する。なお、上述のプローブアレイ1又は単一プローブの製造方法で説明した手法は、以下に示すプローブアレイ1又は単一プローブを製造する場合に適用することもできる。
【0088】
上述したプローブアレイ1の製造方法では、ガラス基板14上に作製する突起部の材料はSiに限られることなく、ガラス基板14よりも屈折率の高い材料であればよい。Siよりも短波長側に光透過領域があり、かつ、屈折率の高い材料としては、GaPやTiO2(通称ルチル)等がある。GaPは530nm〜16μmに光透過域があり、当該光透過域での屈折率が3.35となっている。また、TiO2は450nm〜6μmに光透過域があり、当該光透過域での屈折率が2.61〜2.90である。
【0089】
図17にGaPを用いたプローブアレイ又は単一プローブの作製方法を示す。なお、上述のプローブアレイ1又は単一プローブの製造方法で説明した手法は、以下に示すプローブアレイ1又は単一プローブを製造する場合に適用することもできる。
【0090】
先ず、図17(a)に示すように、中間層として酸化膜42が付された単結晶Siウェハ41に直接接合又は常温接合により単結晶GaPウェハ43を接合する。単結晶GaPウェハ43の厚さをエッチングやCMPにより5〜10μmにした基板を用意する。
【0091】
次に、図17(b)に示すように、ガラス基板44と単結晶GaPウェハ43とを陽極接合或いは直接接合或いは常温接合により接合する。
【0092】
次に、図17(c)に示すように、単結晶Siウェハ41を除去する。
【0093】
次に、図17(d)に示すように、SiO2層からなるSiO2パターン42Aを単結晶GaPウェハ43上に形成する。ここで、各SiO2パターン42Aは、後の工程でGaPからなる突起部を形成するために適切なパターン、寸法とする。
【0094】
次に、図17(e)に示すように、パターン42Aをエッチングマスクとして単結晶GaPウェハ43をRIEや液体のエッチャントにより、GaP突起部43Aを形成する。ここで、SiO2層をエッチングマスクとせずにフォトリソのみをエッチングマスクとしてGaP突起部43Aを作製しても良い。
【0095】
次に、図17(f)に示すように、GaP突起部43A上に残ったSiO2パターン42Aを希弗酸等で除去する。
【0096】
次に、図17(g)に示すように、GaP突起部43Aの側面及びGaP突起部43Aの無いガラス基板44面に金属層45を形成する。
【0097】
これにより、GaPからなる突起部を複数有する突起型のプローブアレイを作製することができる。なお、GaPのみならず、TiO2等の他の材料を用いた場合でもほぼ同様な工程により突起部を備えたプローブアレイを作製することができる。
【0098】
GaPやTiO2からなる突起部を複数備えたプローブアレイは、Siからなるプローブアレイよりも、短波長側に高い光透過域があるので、短波長域での光吸収が少なく、より高い光利用効率を得ることができる。また、Siの場合よりも短波長の光を用いることができるので、より小さい光スポットを形成することができ、例えば記録媒体に記録するときの記録密度を向上させることができる。
【0099】
つぎに、SOI基板以外のSiウェハを用いてプローブアレイを製造するときの一例について図18を参照して説明する。なお、上述のプローブアレイ1又は単一プローブの製造方法で説明した手法は、以下に示すプローブアレイ1又は単一プローブを製造する場合に適用することもできる。
【0100】
先ず、図18(a)に示すように、数百μmの厚さを有するp型Si層51に、5〜10μmの厚さを有するn型Si層52が形成されている基板を用意する。ここで、n型Si層52は、p型Si層51上にエピタキシャル成長させて形成しても良く、固層拡散、イオン注入等によりp型Si層51表面にn型の不純物を拡散して形成しても良い。また、p型Si層51とn型Si層52とを張り合わせることにより作製しても良い。
【0101】
次に、図18(b)に示すように、ガラス基板53を用意し、ガラス基板53と、p型Si層51及びn型Si層52からなる基板のn型Si層52の表面とが接するように陽極接合する。ここで、ガラス基板53のn型Si層52と接しない面及びp型Si層51のn型Si層52と接しない面に電極54を形成し、または電極板を乗せ、各電極54間に電位差Vbを与える電源55を設けて陽極接合する。このとき、陽極接合とは異なる直接接合や常温接合を用いてガラス基板53とn型Si層52とを接合しても良い。
【0102】
次に、図18(c)に示すように、p型Si層51を機械的研磨或いは化学機械研磨(CMP)により概ね除去した後、ヒドラジン(N24・H2O)、KOH水溶液、NaOH水溶液、CaOH水溶液、EDP(Ethylenediamine Pyrocatechol(water))、TMAH(Tetramethyl Ammoniumhydroxide、(CH34NOH)、等のアルカリエッテャントによるエッチングを行う。但し、このとき、n型Si層52とエッチャントの中におかれた参照電極56の間に電圧を電圧Veceを印加する電源57を設けてエッチングを行う。
【0103】
このようなエッチング方法(電気化学エッチング)を実現するためのエッチング装置の概略を図19に示す。このエッチング装置では、上記参照電極56に相当するPt電極61、上記電源57に相当する電源62、電流計63、上記n型Si層52とガラス基板53からなる基板に相当するエッチング材料64が直列に接続されて、Pt電極61及びエッチング材料64がエッチャント65中に配置された構造となっている。このエッチング装置では、エッチャント65がスターラ66により攪拌され、ヒータ67により90℃に保たれている。
【0104】
このようなエッチング装置を用いることにより、例えばアルカリエッチャントはp型Si層51以外にSiO2(ガラス基板53の主成分)もエッチングするが、ガラス基板53は非常に厚いので、全てエッチングされることはない。また、n型Si層52とガラス基板53とは非常に強固に接合されているので、両者間にエッチャントが侵入することはなく、n型Si層52がエッチングされることはない。したがって、p型Si層51及びのみがエッチングされる。前記の弗酸硝酸エッチャントでは、n型Si層52が露出すると、それ以上ほとんどエッチングが進まなくなるので、p型Si層51がエッチングされきったところでエッチングを止めることができる。
【0105】
次に、図18(d)に示すように、n型Si層52の表面に、プラズマCVD法或いは熱CVD法等によりSiO2或いはSi34等のアルカリエッチャントにエッチングされ難いパターン形成層58を形成する。
【0106】
次に、図18(e)に示すように、パターン形成層58を所定の形状とすることで、n型Si層52上にパターン形成層58からなるパターン58Aを形成する。ここで、パターン形成層58は、各Si突起部を形成するために適切なパターン、寸法とする。
【0107】
次に、図18(f)に示すように、ヒドラジン、KOH水溶液、NaOH水溶液、CaOH水溶液、EDP、TMAH等のアルカリエッチャントを用いて、Si突起部52Aを形成する。ここで、パターン58Aをエッチングマスクとせずに、フォトリソのみをエッチングマスクとしてRIEでSi突起部52Aを作製しても良い。
【0108】
次に、図18(g)に示すように、Si突起部52A上に残存したパターン58Aを希弗酸等で除去する。
【0109】
次に、図18(h)に示すように、Si突起部52Aの側面及びSi突起部52Aが形成されていないガラス基板53上に金属層59を形成する。
【0110】
これにより、SOI基板を用いることなく、突起部がSiからなる突起型のプローブアレイ又は単一プローブを作製することができる。
【0111】
つぎに、プローブアレイ又は単一プローブを製造するときの更に他の一例について図20を参照して説明する。
【0112】
先ず、図20(a)に示すように、数百μmの厚さを有する高濃度p型又はn型Si材料からなる高濃度Si層71に、5〜10μmの厚さを有する低濃度p型又はn型Si材料からなる低濃度Si層72が形成されている基板を用意する。ここで、低濃度Si層72は、高濃度Si層71上にエピタキシャル成長させて形成しても良く、固層拡散、イオン注入等により高濃度Si層71表面にこれと反対の型の不純物を拡散させて、補償効果により実効的に不純物濃度を低濃度にしても良い。また、高濃度Si層71と低濃度Si層72とを張り合わせることにより作製しても良い。
【0113】
ここで、高濃度Si層71と低濃度Si層72とは、不純物濃度が高い、低いが重要であり、p型、n型の組み合わせは任意である。但し、低濃度Si層72側と高濃度Si層71側とが異なる伝導型を有する場合は、低濃度Si層72側がn型Si材料であることが望ましい。これは、陽極接合の電圧印加時にpn接合が順バイアスされた方が接合されやすいからである。高濃度のSi基板の不純物濃度は約1017/cm3より多くする。逆に低濃度のときのSi基板の不純物濃度は約1017/cm3以下とする。
【0114】
次に、図20(b)に示すように、ガラス基板73を用意し、ガラス基板73と、低濃度Si層72の表面とが接するように陽極接合する。ここで、ガラス基板73の低濃度Si層72と接しない面及び高濃度Si層71の低濃度Si層72と接しない面に電極74を形成し、または電極板を乗せ、各電極74間に電位差Vbを与える電源75を設けて陽極接合する。このとき、陽極接合とは異なる直接接合や常温接合を用いてガラス基板73と低濃度Si層72とを接合しても良い。
【0115】
次に、図20(c)に示すように、高濃度Si層71を機械的研磨或いは化学機械研磨(CMP)により概ね除去した後、弗酸硝酸のエッテャントに漬ける。エッチャントの組成は、HF:HNO3:CH3COOH=1:3:8(体積比)とする。このエッチャントは不純物が約1017/cm3より少なくなると、それより多い場合よりもエッチング速度が1/150となる。このエッチャントは、Si以外にSiO2(ガラスの主成分)もエッチングするが、ガラス基板73は非常に厚いので、全てエッチングされることはない。また、低濃度Si層72とガラス基板53とは非常に強固に接合されているので、両者間にエッチャントが侵入することはなく、低濃度Si層72がエッチングされることはない。したがって、高濃度Si層71及び低濃度Si層72のみがエッチングされる。HF:HNO3:CH3COOH=1:3:8(体積比)をエッチャントとして用いたエッチングでは、高濃度Si層71を先にエッチングし低濃度Si層72が露出すると、それ以上ほとんどエッチングが進まなくなるので、高濃度Si層71をエッチングしきったところでエッチングを止めることができる。
【0116】
次に、図20(d)に示すように、低濃度Si層72の表面に、プラズマCVD法或いは熱CVD法等によりSiO2或いはSi34等のアルカリエッチャントにエッチングされ難いパターン形成層8を形成する。
【0117】
次に、図20(e)に示すように、パターン形成層78を所定の形状とすることで、低濃度Si層72上にパターン形成層78からなるパターン78Aを形成する。ここで、パターン形成層78は、単一突起部又は各Si突起部を形成するために適切なパターン、寸法とする。
【0118】
次に、図20(f)に示すように、ヒドラジン、KOH水溶液、NaOH水溶液、CaOH水溶液、EDP、TMAH等のアルカリエッチャントを用いて、Si突起部72Aを形成する。ここで、パターン78Aをエッチングマスクとせずに、フォトリソのみをエッチングマスクとしてRIEでSi突起部72Aを作製しても良い。
【0119】
次に、図20(g)に示すように、Si突起部72A上に残存したパターン78Aを希弗酸やドライエッチング等で除去する。
【0120】
次に、図20(h)に示すように、Si突起部72Aの側面及びSi突起部72Aが形成されていないガラス基板73上に金属層79を形成する。
【0121】
これにより、SOI基板を用いることなく、突起部がSiからなる突起型のプローブアレイ又は単一プローブを作製することができる。
【0122】
つぎに、プローブアレイ又は単一プローブを製造するときの更に他の一例について図21を参照して説明する。
【0123】
先ず、図21(a)に示すように、数百μmの厚さを有するn型Si材料からなるn型Si層81に、5〜10μmの厚さを有しn型Si層81より不純物濃度が高い高濃度p型Si材料からなる高濃度p型Si層82が形成されている基板を用意する。ここで、高濃度p型Si層82の濃度はn型Si層81のエッチングにKOHを用いる場合は約1020/cm3より多くする。また、EDPを用いる場合には約1019/cm3より多くする。高濃度p型Si層82は、n型Si層81上にエピタキシャル成長させて形成しても良く、固層拡散、イオン注入等により高濃度Si層71表面にこれとp型の不純物を拡散させて形成しても良い。また、n型Si層81と高濃度p型Si層82とを張り合わせることにより作製しても良い。
【0124】
次に、図21(b)に示すように、ガラス基板83を用意し、ガラス基板83と、高濃度p型Si層82の表面とが接するように陽極接合する。ここで、ガラス基板83の高濃度p型Si層82と接しない面に図20(b)と同様に電極板を乗せる。或いはより確実には、電極84aを形成するとともに、高濃度p型Si層82に電圧が印加されるようにn型Si層81の一部を除去して電極84bを形成し、各電極84a、84b間に電位差Vbを与える電源85を設けて陽極接合する。このとき、陽極接合とは異なる直接接合や常温接合を用いてガラス基板83と高濃度p型Si層82とを接合しても良い。
【0125】
次に、電極84a、84bを除去した後、図21(c)に示すように、n型Si層81を機械的研磨或いは化学機械研磨(CMP)により概ね除去した後、アルカリエッチャントによりエッチングする。エッチャントとしては、ヒドラジン、KOH水溶液、NaOH水溶液、CaOH水溶液、EDP、TMAHなどのアルカリエッチャントを用いる。このエッチャントは、Si以外にSiO2(ガラスの主成分)もエッチングするが、ガラス基板73は非常に厚いので、全てエッチングされることはない。また、高濃度p型Si層82とガラス基板83とは非常に強固に接合されているので、両者間にエッチャントが侵入することはなく、高濃度p型Si層82がエッチングされることはない。したがって、n型Si層81のみがエッチングされる。高濃度p型Si層82が露出すると、それ以上ほとんどエッチングが進まなくなるので、n型Si層81がエッチングされきったところでエッチングを止めることができる。
【0126】
次に、図21(d)に示すように、高濃度p型Si層82の表面に、プラズマCVD法或いは熱CVD法等によりSiO2或いはSi34等のアルカリエッチャントにエッチングされ難いパターン形成層88を形成する。
【0127】
次に、図21(e)に示すように、パターン形成層88を所定の形状とすることで、高濃度p型Si層82上にパターン形成層88からなるパターン88Aを形成する。ここで、パターン形成層88は、単一突起部又は各Si突起部を形成するために適切なパターン、寸法とする。
【0128】
次に、図21(f)に示すように、RIEでSi突起部82Aを形成する。ここで、パターン88Aをエッチングマスクとせずに、フォトリソで作製したレジストパターンのみをエッチングマスクとしてRIEでSi突起部82Aを作製しても良い。
【0129】
次に、図21(g)に示すように、Si突起部82A上に残存したパターン88Aを希弗酸やドライエッチング等で除去する。
【0130】
次に、図21(h)に示すように、Si突起部82Aの側面及びSi突起部82Aが形成されていないガラス基板83上に金属層89を形成する。
【0131】
これにより、SOI基板を用いることなく、突起部がSiからなる突起型のプローブアレイ又は単一プローブを作製することができる。
【0132】
つぎに、本発明を適用した他のプローブアレイについて説明する。なお、以下に説明するプローブアレイでは、上述したプローブアレイで説明した構成を適用しても良く、更には単一プローブであっても良い。
【0133】
平面図を図22(a)に示すプローブアレイ100は、図22(b)に示すように情報を記録する回転型記録媒体(光ディスクD)に突起部101の形成側が対向して配設され、回転する光ディスクDに対して光を照射して情報の記録再生を行う。
【0134】
このプローブアレイ100は、光ディスクDが回転することで、一方端100aが媒体進入端とされ、他方端100bが媒体退出端とされる。このプローブアレイ100は、光ディスクDが回転することで、光ディスクDから発生する空気流を受けて光ディスクDに接触して光ディスクDに光を照射してコンタクト型の記録再生をする。なお、本実施の形態に係るプローブアレイ100では、光ディスクD上を一定の浮上量で浮上する浮上型にも適用することができる。
【0135】
このプローブアレイ100では、突起部101の周囲を囲む位置に配され、光ディスクDが回転することで発生する空気流の流出側が開口部102aとされたバンク部102を備える。
【0136】
このようなプローブアレイ100では、一方端100aから流入した空気流をバンク部102の開口部他方端100bに向かって空気流が流れ、開口部102aを介して他方端100b側に流出させる。
【0137】
これにより、このプローブアレイ100において、バンク部102として、空気流発生方向(媒体回転方向)と直交したバンク102cが突起部101の一方端100a側に設けられることにより、一方端100aから他方端100bに向かって流入する塵等が突起部101に流入するのを止めることができる。
【0138】
また、プローブアレイ100では、装置内に存在する塵やゴミが空気流とともにバンク部102内部に流入しても、開口部102aから流出するので、突起部101の近傍に塵等が堆積することが無い。
【0139】
更に、このプローブアレイ100では、他方端100b側にバンク部102を設けないので、突起部101を他方端100b側に形成させることができる。これにより、プローブアレイ100では、突起部101の先端部分を光ディスクDに近づけて突起部101と光ディスクDとの距離を小さくすることができ、光ディスクDに照射する光のスポット径を小さくし、光ディスクDへの記録密度を高くすることができる。
【0140】
更にまた、このプローブアレイ100において、バンク部102は、他方端100bの端部102bに、一方端100aから他方端100bに向かって傾斜したテーパ部102bを有する。このテーパ部102bの頂点部分は、ガラス基板の短軸方向において、突起部101の先端と一直線上となっている。これにより、プローブアレイ100では、記録再生時において、テーパ部102bの頂点部分が光ディスクDと接触しても、バンク部102の頂点部分の圧力を拡散して破損を抑制することができる。
【0141】
更にまた、このプローブアレイ100において、バンク102cの一方端100a側が一方端100a側から他方端100b側に向かって傾斜したテーパ部102dとなされている。これにより、プローブアレイ100では、光ディスクDが進入して光ディスクDバンク102cと接触しても、光ディスクDとの衝撃を吸収して、光ディスクDの破損を抑制することができる。
【0142】
更にまた、このプローブアレイ100において、バンク部102として、空気流発生方向(媒体回転方向)と略平行であって、光ディスクDの径方向と直交したバンク102e、102fを有し、光ディスクDの径方向において傾斜したテーパ部102g、102hを備える。これにより、プローブアレイ100では、光ディスクDへの記録再生時において、径方向に移動したときにバンク102e、102fが光ディスクDと接触しても、光ディスクDとの衝撃を吸収して、光ディスクDの破損を抑制することができる。
【0143】
更にまた、このプローブアレイ100は、他方端100b側にガラス基板が突出してなる突出部103を備える。この突出部103は、突起部101から他方端100bに向かって長さt8だけ突出してなる。この突出部103の長さt8は、記録再生時において、光源から出射された光を最も他方端100b側の突起部101に入射することができるように設定されている。すなわち、突出部103の長さt8は、ガラス基板の厚さ、ガラス基板の屈折率、突起部101に光を入射する光学素子(対物レンズ)104の開口数に基づいて、決定される。これにより、プローブアレイ100は、決定した長さt8を最適な長さとし、突起部101を他方端100b側に配置して、光ディスクDとの距離を小さくすることができ、光ディスクDに小さいスポット径の光を集光する。
【0144】
更にまた、プローブアレイ100は、図23に示すように、突出部103のバンク102f及びバンク102eが多段階となされていても良い。このようなプローブアレイ100によれば、他方端100bから一方端100aに向かってテーパ部102b、テーパ部102iが形成され、短軸方向においてテーパ部102iの頂点位置と突起部101の先端が一直線上となっている。
【0145】
このようなプローブアレイ100によれば、光ディスクDと接触しても、テーパ部102b及びテーパ部102iの頂点部分が光ディスクDと接触し、一点が光ディスクDと接触する場合と比較して光ディスクDに与える力を分散し、突起部101の損傷を抑制するとともに、光ディスクDの損傷を軽減することができる。
【0146】
また、このようなプローブアレイ100によれば、バンク部102が多段階とされており、光ディスクDと接触して記録再生をするときにおいて、テーパ部102b及びテーパ部102iが接触することで、記録再生時の全体の傾きを防止することができる。
【0147】
更に、このようなプローブアレイ100によれば、バンク部102が多段階とすることにより、光ディスクDとの接触面積を小さくすることで静止摩擦係数を小さくして、バンク部102の摩耗量を抑制することができる。
【0148】
また、プローブアレイ100と記録媒体が、空気流発生方向に対して2点で接触しているので、この方向にばたつく、いわゆるピッチングが生じにくくなる。
【0149】
つぎに、本発明を適用した更に他のプローブアレイについて説明する。なお、以下に説明するプローブアレイでは、上述したプローブアレイで説明した構成を適用しても良く、更には単一プローブであっても良い。
【0150】
平面図を図24(a)に示すプローブアレイ110は、図24(b)に示すように情報を記録する回転型記録媒体(光ディスクD)に突起部111の形成側が対向して配設され、回転する光ディスクDに対して光を照射して情報の記録再生を行う。
【0151】
このプローブアレイ110は、突起部111と同じ高屈折率材料(例えばSi)からなり、各突起部111の周囲を囲む位置に配されたバンク部112と、突起部111と同じ材料からなるパッド部113と光ディスクDと対向する面に備えている。
【0152】
このようなプローブアレイ110は、上述したように、突起部111、バンク部112及びパッド部113を作製するときに、単一の高屈折率層上にパターンエッチングがなされるエッチング層(例えばSiO2)が形成され、突起部111、バンク部112及びパッド部113に対応したパターニングがされて、同時にエッチングされて作製される。
【0153】
このようなプローブアレイ110は、突起部111、バンク部112及びパッド部113が光ディスクDと接して、突起部111からの光を光ディスクDに照射し、光ディスクDに情報の記録再生をする。
【0154】
このように作製されるプローブアレイ110は、同一材料で同時にエッチングをするので、突起部111、バンク部112及びパッド部113を同一の高さとすることができ、記録再生時において、スライディングの安定性を向上させることができ、突起部111の破損を抑制することができる。
【0155】
このようなプローブアレイ110において、突起部111を100個配置し、各突起部111に波長が830nmの光を入射して先端で近接場光を発生させて、相変化型の光ディスクDを0.43m/sの線速度で回転させたときのマーク長[μm]とCN比[dB]との関係を図25に示す。図25によれば、プローブアレイ110により記録したときのマーク長は最小で110nmとなり、再生したときのCN比は約10dBとなる。この結果によれば、各突起部111では、伝搬光では不可能であった回折限界以下の記録マークを記録するとともに再生することができる。
【0156】
これに対し、開口数が0.4の対物レンズにより伝搬光を光ディスクDに照射して記録をしたときの最小マーク長は515nmであり、再生したときのCN比は約10dBとなる。
【0157】
このような結果より、プローブアレイ110によれば、100個の突起部111により並列して記録再生することにより、記録再生速度を1Gbpsの超高速として記録再生を行うことができるとともに、マーク長を小さくして、超高密度の記録再生をすることができる。
【0158】
つぎに、本発明を適用した更に他のプローブアレイについて説明する。なお、以下に説明するプローブアレイでは、上述したプローブアレイで説明した構成を適用しても良く、更には単一プローブであっても良い。
【0159】
平面図を図26(a)に示すプローブアレイ120は、図26(b)に示すように情報を記録する回転型記録媒体(光ディスクD)に突起部121の形成側が対向して配設され、回転する光ディスクDに対して光を照射して情報の記録再生を行う。
【0160】
このプローブアレイ120は、突起部121と同じ高屈折率材料(例えばSi)からなり、各突起部111の周囲を囲む位置に配されたバンク部112と、突起部121と同じ材料からなるパッド部123と光ディスクDと対向する面に備えている。プローブアレイ120は、バンク部122、パッド部123が光ディスクDと接して、情報の記録再生をする。
【0161】
パッド部123は、プローブアレイ120の一方端120aと他方端120bとの間の中心位置における中心線上、若しくは中心位置から全体長さを1としたときの±0.1の範囲の位置にその中心位置が配されるように形成される。すなわち、パッド部123は、プローブアレイ120を光ディスクDに接するように押圧する押圧部材124とプローブアレイ120が接し、押圧部材124の押圧方向(プローブアレイ120の厚さ方向)の直下に配設される。これにより、パッド部123は、押圧部材124の押圧力を光ディスクDに伝達し、プローブアレイ120を光ディスクDに押圧させる。これにより、プローブアレイ120は、更にスライディングの安定性を向上させることができる。また、このパッド部123は、中心位置が上記所定の位置に形成される場合のみならず重心位置を所定の位置に形成しても良い。
【0162】
すなわち、プローブアレイ120によれば、上述のプローブアレイ110と比較して光ディスクDに対して記録再生をしているときの跳躍量を抑制する。以下に、パッド部を媒体進入側に設けたプローブアレイ110と、パッド部を中心位置に設けたプローブアレイ120との跳躍量の比較をする。
【0163】
比較に際して、図27に示すような跳躍量測定装置130を用いた。この跳躍量測定装置130は、FFT(fast Fourier transform)測定器131、ドップラー振動計132、光ディスクDを回転するモータ133を備え、プローブアレイを光ディスクD上に配置してプローブアレイの振動を測定するものである。
【0164】
この跳躍量測定装置130によれば、モータ133により光ディスクDをCLV方式(線速度=0.43m/s)で回転させるとともにプローブアレイを光ディスクD上に配置させた状態で、光源141からレーザ光をビームスプリッタ142、光ファイバケーブル143を介してプローブアレイに照射し、その反射レーザ光を光ファイバケーブル143、ビームスプリッタ142、AOM144、ビームスプリッタ145を介して光検出器146で検出する。また、この跳躍量測定装置130は、光源141から出射したレーザ光をビームスプリッタ142、147、光ファイバケーブル148を介して光ディスクDの表面の記録層に照射し、その反射レーザ光を光ファイバケーブル148、ビームスプリッタ147、ミラー149、ビームスプリッタ145を介して光検出器146に入射する。ここで、ビームスプリッタ145に入射されたプローブアレイからの反射レーザ光と、光ディスクDからの反射レーザ光とは、合成されて光検出器146に入射される。FFT測定器131には、プローブアレイの跳躍に基づく検出信号にフーリエ変換処理をしてプローブアレイ1の跳躍量を求める。
【0165】
このような跳躍量測定装置130により求めた跳躍量の結果を図28に示す。
図28は、プローブアレイ110、120の跳躍量を縦軸に示し、測定時間を横軸に示し、上段にプローブアレイ110の跳躍の様子、下段にプローブアレイ120の跳躍の様子を示す。
【0166】
図28によれば、跳躍量の標準偏差をσとしたとき、プローブアレイ110については2σ=約1.0nmとなるのに対し、プローブアレイ120については2σ=0.6nmとなる。
【0167】
したがって、プローブアレイ120によれば、パッド部122を中心位置に配置することにより、プローブアレイ110と比較して跳躍量を低減させ、安定したスライディングを実現できる。
【0168】
上述した実施の形態では、本発明を特に近接場光を発生させるプローブアレイ1又は単一プローブについて説明したが、本発明は、伝搬光(近接場光でない光)を出射するプローブアレイ又は単一プローブにも適用することができる。このプローブアレイ又は単一プローブは、先端の開口の大きさを記録媒体にエネルギーを供給する手段によって変化させる。このプローブアレイ又は単一プローブでは、例えば本願出願人が先に特開平11−271339号公報で提案したようなファイバープローブのように主として通常の光(伝搬光)の形態でエネルギーを供給する場合には、先端の開口の大きさを、出射する光の波長程度又はそれ以上とする。また、プローブアレイ又は単一プローブでは、エバネッセント光(近接場光)の形態でエネルギーを供給する場合には、先端の開口の大きさを、出射する光の波長より小さく形成させておく。これにより、内部集光型プローブであっても、本発明を適用することができる。
【0169】
本発明は上述した近接場光、伝搬光を発生させるもののどちらの形態であっても適用可能である。また、近接場光と伝搬光の両方の光が同時に突起部の先端から発するものであっても良い。
【0170】
また、上述の実施の形態でプローブアレイ1又は単一プローブを作製するときには、結晶成長により作製されたSOI基板10を用いる一例について説明したが、直接接合等による単結晶シリコンウェハのはりあわせの後に活性層11側のシリコンを研磨して所望の厚みに仕上げる張り合わせ法や、酸素イオンのイオン注入により酸化膜を基板表面下に形成するSIMOX法等を用いて作製したものでも良い。これらの場合でも原子レベルの活性層11膜厚の均一性は得られている。
【0171】
更に、透光性を有するガラス基板14として、コーニング社の#7740や岩城硝子のSW−3を挙げたが他の基板を用いても良い。具体的には、上述の常温の直接接合を用いる場合は、石英基板や、透光性の樹脂を用いることもできる。特に石英を用いた場合は、高温の直接接合により透光性の基板とSi層を接合することができる。この方法は、基板の表面を充分に洗浄して、表面のゴミや汚れを除去して乾燥させ、正常な雰囲気中で面同士を接触させる。この後、900℃以上の熱処理を窒素中で行うことにより、基板が接合される。
【0172】
更に、上述の実施の形態では、SOI基板10の活性層11とガラス基板14とを接合する方法として、陽極接合による一例を説明したが、他の接合方法であっても良い。すなわち、活性層11とガラス基板14とを接合する手法として、常温の直接接合(常温接合)を用いても良い。上記常温接合は、鏡面研磨したシリコンウェハやガラス基板、金属基板をいわゆるRCA洗浄した後、10-9Torr雰囲気中の真空チャンバ内でArのFAB(Fast Atomic Beam)を2枚の基板にそれぞれに300sec程度、同時に照射した後、10MPaの圧力で圧着する。これにより、大気中に戻した後の接合強度は、12MPa以上となる。活性層11と石英基板であるガラス基板14とを上記常温接合することにより本発明を適用したプローブアレイを作製することもできる。また、上記の接合の例においては、活性層11と透光性を有するガラス基板14との接合以外にも、上述したGaPやTiO2層、n型Si層52、低濃度Si層72、高濃度p型Si層82と透光性基板の接合により本発明を適用したプローブアレイを作製することができる。上記RCA洗浄とは、RCA社が提案した過酸化水素水をベースとした洗浄方法である。
【0173】
更にまた、低融点硝子(フリットガラス)を用いた硝子接合によりSi層と透光性のガラス基板14とを接合することもできる。
【0174】
更にまた、接着剤により開口を作製した層と透光性のガラス基板14の接合を行うこともできる。この場合、ガラス基板を用い、ガラスと屈折率が等しくなるように作製された光学用接着剤(例えば駿河精機製V40−J91)を用いることができる。
【0175】
更にまた、上述の実施の形態では、Si突起部3を作製するためにKOH等の異方性エッチングを用いたが、リアクティブイオンエッチング(RIE)等のドライエッチングを用いても良い。
【0176】
更にまた、上述した実施の形態では、突起部となる高屈折率材料をガラス基板上に接合により形成していたが、蒸着法、スパッタ法、プラズマCVD(chemical vapor deposition)法、熱CVD法、光CVD法等の薄膜形成技術により高屈折率材料からなる薄膜を形成しても良い。
【0177】
更にまた、本発明を適用した実施の形態では、ガラス基板2上に複数のSi突起部3が搭載されるプローブアレイを示したが、ガラス基板2上に一つのSi突起部3が搭載された場合でも、本発明の効果を発揮することができ、本発明に含まれる。
【0178】
更にまた、本発明を適用した実施の形態では、Si突起部3の形状が四角錐形状である場合についてのみ述べたが、これに限られず、円錐形状や円錐台形状であっても良い。
【0179】
更にまた、本発明を適用した実施の形態では、突起部を形成する高屈折率材料として、主としてSiを用いた一例について説明したが、これに限られず、C(ダイヤモンド)、アモルファスSi、マイクロクリスタル(微小結晶)Si、多結晶Si、Sixy(x、yは任意)、TiO2、TeO2、Al23、Y23、La22S、LiGaO2、BaTiO3、SrTiO3、PbTiO3、KNbO3、K(Ta,Nb)O3(KTN)、LiNbO3、LiTaO3、Pb(Mg1/3Nb2/3)O3、(Pb,La)(Zr,Ti)O2、(Pb,La)(Hf,Ti)O3、PbGeO3、Li2GeO3、MgAl24、CoFe24、(Sr,Ba)Nb26、La2Ti27、Nd2Ti27、Ba2TiSi128、Pb5Ge311、Bi4Ge312、Bi4Si312、Y3Al512、Gd3Fe512、(Gd,Bi)3Fe512、Ba2NaNbO15、Bi12GeO20、Bi12SiO20、Ca12Al1433、LiF、NaF、KF、RbF、CsF、NaCl、KCl、RbCl、CsCl、AgCl、TlCl、CuCl、LiBr、NaBr、KBr、CsBr、AgBr、TlBr、LiI、NaI、KI、CsI、Tl(Br,I)、Tl(Cl、Br)、MgF2、CaF2、SrF2、BaF2、PbF2、Hg2Cl2、FeF3、CsPbCl3、BaMgF4、BaZnF4、Na2SbF5、LiClO4・3H2O、CdHg(SCN)4、ZnS、ZnSe、ZnTe、CdS、CdSe、CdTe、α−HgS、PbS、PbSe、EuS、EuSe、GaSe、LiInS2、AgGaS2、AgGaSe2、TlInS2、TlInSe2、TlGaSe2、TlGaS2、As23、As2Se3、Ag3AsS3、Ag3SbS3、CdGa24、CdCr24、Tl3TaS4、Tl3TaSe4、Tl3VS4、Tl3AsS4、Tl3PSe4、GaP、GaAs、GaN、(Ga,Al)As、Ga(As,P)、(InGa)P、(InGa)As、(Ga,Al)Sb、Ga(AsSb)、(InGa)(AsP)、(GaAl)(AsSb)、ZnGeP2、CaCO3、NaNO3、α−HIO3、α−LiIO3、KIO22、FeBO3、Fe3BO6、KB58・4H2O、BeSO4・2H2O、CuSO4・5H2O、Li2SO4・H2O、KH2PO4、KD2PO4、NH42PO4、KH2AsO4、KD2AsO4、CsH2AsO4、CsD2AsO4、KTiOPO4、RbTiOPO4、(K,Rb)TiOPO4、PbMoO4、β−Gd2(MoO4)3、β−Tb2(MoO4)3、Pb2MoO5、Bi2WO6、K2MoOS3・KCl、YVO4、Ca3(VO42、Pb5(GeO4)(VO42、CO(NH22、Li(COOH)・H2O、Sr(COOH)2、(NH4CH2COOH)32SO4、(ND4CD2COOD)32SO4、(NH4CH2COOH)32BeF、(NH4224・H2O、C4334、C49NO3、C64(NO22、C64NO2Br、C64NO2Cl、C64NO2NH2、C64(NH4)OH、C64(CO22HCs、C64(CO22HRb、C63NO2CH3NH2、C63CH3(NH22、C6125・H2OKH(C844)、C101136、[CH2・CF2nも使用可能である。
【0180】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明に係るプローブは、光透過性を有する基板と、上記基板上に形成され、上記基板よりも屈折率が高い材料からなる突起部とを備え、突起部先端の寸法精度を飛躍的に向上させることができる。
【0181】
本発明に係るプローブの製造方法は、光透過性を有する第1の基板と、中間層をパターニングし、パターニングして露呈した高屈折率層をエッチングして第1の基板上に錐状の突起部を形成するので、突起部先端の寸法精度を飛躍的に向上させることができる。
【0182】
本発明に係る他のプローブの製造方法は、中間層をパターニングし、パターニングして露呈したGaP層をエッチングして第1の基板上に錐状の突起部を形成するので、突起部先端の寸法精度を飛躍的に向上させることができる。
【0183】
本発明に係る他のプローブの製造方法は、低濃度層の表面にパターニング用材料を形成して当該パターニング用材料をパターニングし、パターニングして露呈した低濃度層をエッチングして第1の基板上に錐状の突起部を形成するので、突起部先端の寸法精度を飛躍的に向上させることができる。
【0184】
本発明を適用した他のプローブの製造方法は、n型Si層の表面にパターニング用材料を形成して当該パターニング用材料をパターニングし、パターニングして露呈したn型Si層をエッチングして第1の基板上に錐状の突起部を形成するので、突起部先端の寸法精度を飛躍的に向上させることができる。
【0185】
本発明に係る他のプローブの製造方法は、高濃度p型Si層の表面にパターニング用材料を形成して当該パターニング用材料をパターニングし、パターニングして露呈した高濃度p型Si層をエッチングして第1の基板上に錐状の突起部を形成するので、突起部先端の寸法精度を飛躍的に向上させることができる。
【0186】
本発明に係るプローブアレイは、基板上に形成され、基板よりも屈折率が高い材料からなり、先端位置が揃った錐状の複数の突起部とを備えるので、高効率且つ高分解能の光を出射することができる。
【0187】
本発明に係るプローブアレイの製造方法は、中間層をパターニングし、パターニングして露呈した高屈折率層をエッチングして第1の基板上に錐状の突起部を複数形成するので、各突起部の高さが中間層で一定に制御されたプローブアレイを製造することができる。
【0188】
本発明に係る他のプローブアレイの製造方法は、中間層をパターニングし、パターニングして露呈した上記GaP層をエッチングして第1の基板上に錐状の突起部を複数形成するので、各突起部の高さが中間層で一定に制御されたプローブアレイを製造することができる。
【0189】
本発明に係る他のプローブアレイの製造方法は、低濃度層の表面にパターニング用材料を形成して当該パターニング用材料をパターニングし、パターニングして露呈した上記低濃度層をエッチングして第1の基板上に錐状の突起部を複数形成するので、各突起部の高さがパターニング用材料で一定に制御されたプローブアレイを製造することができる。
【0190】
本発明に係る他のプローブアレイの製造方法は、n型Si層の表面にパターニング用材料を形成して当該パターニング用材料をパターニングし、パターニングして露呈したn型Si層をエッチングして第1の基板上に錐状の突起部を複数形成するので、各突起部の高さがパターニング用材料の高さで一定に制御されたプローブアレイを製造することができる。
【0191】
本発明に係る他のプローブアレイの製造方法は、高濃度p型Si層の表面にパターニング用材料を形成して当該パターニング用材料をパターニングし、パターニングして露呈した上記高濃度p型Si層をエッチングして第1の基板上に錐状の突起部を複数形成するので、各突起部の高さがパターニング用材料の高さで一定に制御されたプローブアレイを製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)は本発明を適用したプローブアレイの平面図を示し、(b)は本発明を適用したプローブアレイの断面図を示す。
【図2】本発明を適用したプローブアレイに備えられるSi突起部を示す断面図である。
【図3】本発明を適用したプローブアレイを製造するときに用意するSOI基板の断面図である。
【図4】本発明を適用したプローブアレイを製造するときに、SOI基板とガラス基板とを陽極接続することを説明するための断面図である。
【図5】本発明を適用したプローブアレイを製造するときに、SiO2層に対してパターニングを行うことを説明するための断面図である。
【図6】本発明を適用したプローブアレイを製造するときに、SOIウエハに対してエッチングを行ってSi突起部及びバンク部を作製することを説明するための断面図である。
【図7】本発明を適用したプローブアレイを製造するときに、SOIウエハに対してエッチングを行ってSi突起部が形成されるときの作製過程を示す側面図であり、(a)はエッチング開始から180sec経過後の活性層の形状、(b)はエッチング開始から360sec経過後の活性層の形状、(c)はエッチング開始から540sec経過後の活性層の形状、(d)はエッチング開始から750sec経過後の活性層の形状を示す。
【図8】本発明を適用したプローブアレイを製造するときに、SOIウエハ及びガラス基板上に金属層を形成することを説明するための断面図である。
【図9】本発明を適用したプローブアレイの断面図である。
【図10】本発明を適用したプローブアレイを製造するときに、SOIウエハに対してエッチングを行って複数の傾斜を有するSi突起部を形成するときの側面図であり、(a)はエッチング開始から60sec経過後の活性層の形状、(b)はエッチング開始から150sec経過後の活性層の形状、(c)はエッチング開始から405sec経過後の活性層の形状、(d)はエッチング開始から483sec経過後の活性層の形状を示す。
【図11】(a)は光ファイバプローブのコア径と等価屈折率との関係を示し、(b)は光ファイバプローブのコア径とスポット径との関係を示す図である。
【図12】光ファイバプローブの検出位置と電界強度との関係を示す図である。
【図13】光ファイバプローブのコア径と、電界強度及びスポット径との関係を示す図である。
【図14】本発明を適用したプローブアレイ又は単一プローブを作製するときの他の一例を示す工程図である。
【図15】(a)は本発明を適用したプローブアレイの光効率を測定するための測定装置を示す図であり、(b)は光ファイバプローブの光効率を測定するための測定装置を示す図である。
【図16】光ファイバプローブで発生させる近接場光の検出位置と光強度との関係を実線Aで示し、本発明を適用したプローブアレイで検出した光の検出位置と光強度との関係を点線B示す図である。
【図17】GaPを用いたプローブアレイの作製方法を示す図であり、(a)は単結晶Siウェハに単結晶GaPウェハを接合することを示す図であり、(b)はガラス基板と単結晶GaPウェハとを接合することを示す図であり、(c)は単結晶Siウェハを除去することを示す図であり、(d)はSiO2パターンを単結晶GaPウェハ上に形成することを示す図であり、(e)はGaP突起部を形成することを示す図であり、(f)はSiO2パターンを除去することを示す図であり、(g)は金属層を形成することを示す図である。
【図18】SOI基板以外のSiウェハを用いたプローブアレイの製造方法を示す図であり、(a)はp型Si層にn型Si層が形成されている基板を示す図であり、(b)はガラス基板とn型Si層の表面とが接するように陽極接合することを示す図であり、(c)はp型Si層を除去した後にエッチングを行うことを示す図であり、(d)はn型Si層の表面にパターン形成層を形成することを示す図であり、(e)はn型Si層上にパターンを形成することを示す図であり、(f)はエッチングしてSi突起部することを示す図であり、(g)はSi突起部上に残存したパターンを除去することを示す図であり、(h)はガラス基板上に金属層を形成することを示す図である。
【図19】電気化学エッチングを実現するためのエッチング装置を示す図である。
【図20】本発明を適用したプローブアレイを製造するときの更に他の一例について説明するための図であり、(a)は高濃度Si層に低濃度Si層が形成されている基板を示す図であり、(b)はガラス基板と低濃度Si層の表面とが接するように陽極接合することを示す図であり、(c)は高濃度Si層を除去した後エッチングを施すことを示す図であり、(d)は低濃度Si層の表面にパターン形成層を形成することを示す図であり、(e)は低濃度Si層上にパターンを形成することを示す図であり、(f)はエッチングをしてSi突起部を形成することを示す図であり、(g)はパターンを除去することを示す図であり、(h)は金属層を形成することを示す図である。
【図21】本発明を適用したプローブアレイを製造するときの更に他の一例について説明するための図であり、(a)はn型Si層に高濃度p型Si層が形成されている基板を示す図であり、(b)はガラス基板と高濃度p型Si層の表面とが接するように陽極接合することを示す図であり、(c)はn型Si層を除去した後、エッチングをすることを示す図であり、(d)は高濃度p型Si層の表面にパターン形成層を形成することを示す図であり、(e)は高濃度p型Si層上にパターンを形成することを示す図であり、(f)はSi突起部を形成することを示す図であり、(g)はパターンを除去することを示す図であり、(h)は金属層を形成することを示す図である。
【図22】本発明を適用したプローブアレイ他の一例を示す図であり、(a)は平面図、(b)は側面図である。
【図23】本発明を適用したプローブアレイ他の一例を示す側面図である。
【図24】本発明を適用したプローブアレイ他の一例を示す図であり、(a)は平面図、(b)は側面図である。
【図25】図24に示すプローブアレイにより光ディスクに記録をしたときのマーク長と、再生したときのCN比との関係を示す図である。
【図26】本発明を適用したプローブアレイ他の一例を示す図であり、(a)は平面図、(b)は側面図である。
【図27】プローブアレイの跳躍量を測定する跳躍量測定装置を示すブロック図である。
【図28】図24及び図25に示した本発明を適用したプローブアレイの跳躍量を示す図である。
【図29】従来のプローブアレイを製造するときに用いる凹部アレイの断面図である。
【図30】従来のプローブアレイを製造するときに用いる凹部アレイの断面図である。
【符号の説明】
1 プローブアレイ、2 ガラス基板、3 Si突起部、10 SOI基板、11 SOIウエハ、12 SiO2層、13 Si支持基板、14 ガラス基板
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a probe, a probe manufacturing method, a probe array, and a probe array manufacturing method suitable for use in condensing incident light and irradiating light, for example, on a sample to be measured and a recording medium. The incident light can be collected to generate near-field light and propagating light. Probe manufacturing method and The present invention relates to a method for manufacturing a probe array.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, in order to fabricate a plurality of protruding probes provided in, for example, a near-field optical microscope and a near-field optical recording optical head, a fabrication method by transferring a plurality of recess arrays has been proposed so far.
[0003]
In the near-field optical microscope and the near-field optical recording optical head, the protruding probe array is arranged so that the distance between each protruding portion and the sample is smaller than the wavelength of light used when measuring the sample. . As a result, the near-field optical microscope often measures the physical properties of the sample by generating near-field light between each protrusion and the sample.
[0004]
When manufacturing the protruding probe array, first, for example, by performing anisotropic etching on a Si substrate having a (100) plane orientation, a concave array comprising a plurality of concave portions is produced on the Si substrate. Next, the recess is transferred to another material (for example, a metal material or a dielectric material) using the manufactured recess array. At this time, the surface of the concave array is covered with another material different from Si such as metal or dielectric, and then the Si substrate is removed from the other material. Thus, a protruding probe array having a plurality of protruding portions made of a metal material or a dielectric material is manufactured.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
Since the protruding probe array provided in the above-mentioned near-field optical microscope is used in close proximity to each protrusion and the sample at a distance less than the wavelength of light, it is important to control the height of each protrusion. Become.
[0006]
Here, as described above, when a protrusion type probe array is manufactured by transferring a metal material or the like using a recess array, the height H of each protrusion is set as shown in FIG. It is determined by the depth of 1001. The depth of each recess 1001 is determined by the width W = 2H / tan 54.74 ° ≈1.414H of the recess 1001 when the recess 1001 is surrounded by the Si (111) surface.
[0007]
However, even if an electron beam exposure apparatus is used for the width of the concave portion 1001, an error of about 10 nm occurs in each concave portion 1001 because fluctuation occurs in mechanical accuracy. Therefore, it is impossible to make the heights of the protrusions of the protrusion-type probe array manufactured using the recess array 1000 uniform.
[0008]
Further, when a single protrusion-type probe is manufactured instead of the probe array, since a single protrusion is manufactured, it is not considered to make the heights of the plurality of protrusions uniform. However, there are the following problems.
[0009]
First, the tip of each protrusion is not completely sharpened. Actually, the tip of the protrusion is finished to a flat surface, and the protrusion has a frustum shape. When a frustum-shaped protrusion is manufactured by the conventional technique, first, a frustum-shaped recess 2001 is manufactured as shown in FIG. This is transferred to produce a protrusion, and the flatness of the protrusion tip at this time is reflected in the flatness of the recess. When manufacturing the recess 2001 having the bottom surface 2002, the anisotropic etching time is controlled to stop the etching before all the surfaces constituting the recess 2001 become the (111) plane (the bottom surface disappears). Make it. In this case, the flatness of the bottom surface 2002 is often very poor due to the occurrence of hillocks and the like.
[0010]
For example, if the wavelength of the emitted light is λ, the tip of the protruding probe needs to have a flatness of λ / 8 or less. Absent. Therefore, the protruding probe cannot be produced by the conventional technique.
[0011]
Next, as shown in FIG. 30B, an etch stop layer 2003 may be formed in advance on the bottom surface 2002 of the recess 2001, and the bottom surface 2002 may be manufactured without time management. In this case, since sufficient flatness of the etch stop layer 2003 can be obtained, it is possible to produce a protrusion that satisfies the requirement in terms of flatness.
[0012]
However, in this case, the opening diameter D of the projection produced is determined from the opening width W of the recess 2001 and the depth H of the recess 2001, and the depth H is sufficiently accurate as described above in terms of local flatness. However, the fluctuation within one wafer or between wafers is often as large as several hundred nm.
[0013]
Therefore, when the recess 2001 is formed with a constant opening width W, the diameter of the bottom surface 2002 (that is, the opening diameter D at the tip of the protrusion) varies according to the fluctuation of the depth H.
[0014]
In order to cope with this, it is possible to change the opening width W according to the fluctuation of the depth H, but it is impossible to accurately measure the depth H. In practice, it is impossible to change the dimensions of the photomask.
[0015]
As described above, the conventional technique has a large problem in dimensional accuracy even when a single protrusion-type probe that does not need to consider the uniform height of the plurality of protrusions is produced.
[0016]
Therefore, the present invention has been proposed in view of the above-described circumstances, and has greatly improved dimensional accuracy. Probe manufacturing method and probe array It aims at providing the manufacturing method of.
[0017]
Another object of the present invention is to provide a probe array with high efficiency and high resolution, in which the height of each projection provided on the probe array is controlled to be constant.
[0018]
Another object of the present invention is to control the height of each protrusion with a high efficiency and a high resolution when manufacturing a probe array.
[0020]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-described problems, a probe manufacturing method according to the present invention includes a first substrate having light transparency, a high refractive index layer having a higher refractive index than the first substrate, and the high refractive index. A second substrate comprising an intermediate layer laminated on the layer and a support layer laminated on the intermediate layer, the first substrate and the high refractive index layer being brought into contact with each other, and the second substrate The support layer contained in the substrate is removed, the intermediate layer exposed by removing the support layer is patterned, and the high refractive index layer exposed by patterning is etched to form cone-shaped protrusions on the first substrate. And a patterned intermediate layer is removed to produce a probe having a cone-shaped projection made of a high refractive index layer on the first substrate.
[0021]
In order to solve the above-described problem, another probe manufacturing method according to the present invention includes a light-transmitting first substrate, a support layer, an intermediate layer formed on the support layer, and the intermediate layer. Formed into Refractive index higher than the first substrate A second substrate made of a GaP layer is joined by bringing the first substrate and the GaP layer into contact with each other, and the support layer included in the second substrate is removed, and the support layer is removed and exposed. The intermediate layer is patterned, the GaP layer exposed by patterning is etched to form a cone-shaped protrusion on the first substrate, the patterned intermediate layer is removed, and the first substrate is removed. above Higher refractive index than the first substrate A method for producing a probe, comprising producing a probe having a conical protrusion formed of a GaP layer.
[0022]
In order to solve the above-described problem, another probe manufacturing method according to the present invention includes a light-transmitting first substrate and a predetermined amount of impurities having a higher refractive index than that of the first substrate. A second substrate composed of a low concentration layer and a high concentration layer mixed with an impurity larger than the predetermined amount of impurities is joined by bringing the first substrate and the low concentration layer into contact with each other. The high concentration layer contained in the substrate is removed, a patterning material is formed on the surface of the low concentration layer exposed by removing the high concentration layer, the patterning material is patterned, and the patterning material is exposed. The concentration layer is etched to form a cone-shaped protrusion on the first substrate, the patterned patterning material is removed, and a cone-shaped protrusion made of a low concentration layer is formed on the first substrate. A probe is prepared.
[0023]
In order to solve the above-described problem, another probe manufacturing method to which the present invention is applied includes a first substrate having optical transparency, an n-type Si layer having a refractive index higher than that of the first substrate, and p. A second substrate made of a Si-type layer is bonded to the first substrate and the n-type Si layer in contact with each other, the p-type Si layer contained in the second substrate is removed, and the p-type is removed. A patterning material is formed on the surface of the n-type Si layer exposed by removing the Si layer, the patterning material is patterned, and the n-type Si layer exposed by patterning is etched to form a pattern on the first substrate. A probe having a cone-shaped projection made of an n-type Si layer on the first substrate is manufactured by forming a cone-shaped projection on the first substrate and removing the patterned patterning material.
[0024]
In order to solve the above-described problem, another probe manufacturing method according to the present invention includes a first substrate having light transparency, a high-concentration p-type Si layer having a refractive index higher than that of the first substrate, bonding a second substrate made of an n-type Si layer by bringing the first substrate and the high-concentration p-type Si layer into contact with each other, and removing the n-type Si layer contained in the second substrate; A patterning material is formed on the surface of the high-concentration p-type Si layer exposed by removing the n-type Si layer, the patterning material is patterned, and the high-concentration p-type Si layer exposed by patterning is etched. Then, a conical protrusion is formed on the first substrate, the patterned patterning material is removed, and the conical protrusion formed of the high-concentration p-type Si layer is formed on the first substrate. A probe is prepared.
[0026]
In order to solve the above-described problems, a method for manufacturing a probe array according to the present invention includes a first substrate having light transmittance, a high refractive index layer having a higher refractive index than the first substrate, and the high refractive index. An intermediate layer laminated on the refractive index layer and a second substrate composed of the support layer laminated on the intermediate layer, the first substrate and the high refractive index layer are brought into contact and joined, The support layer included in the substrate 2 is removed, the support layer is removed, the intermediate layer exposed is patterned, and the high refractive index layer exposed by patterning is etched to form a conical shape on the first substrate. A plurality of protrusions are formed, and the patterned intermediate layer is removed to produce a probe array including a plurality of conical protrusions made of a high refractive index layer on the first substrate.
[0027]
In order to solve the above-described problem, another probe array manufacturing method according to the present invention includes a first substrate having optical transparency, a support layer, an intermediate layer formed on the support layer, and the intermediate layer. Formed on Refractive index higher than the first substrate A second substrate made of a GaP layer is joined by bringing the first substrate and the GaP layer into contact with each other, and the support layer included in the second substrate is removed, and the support layer is removed and exposed. Patterning the intermediate layer, etching the patterned GaP layer to form a plurality of conical protrusions on the first substrate, removing the patterned intermediate layer, On the board Higher refractive index than the first substrate A probe array having a plurality of conical protrusions made of a GaP layer is produced.
[0028]
In another probe array manufacturing method according to the present invention, in order to solve the above-described problem, a first substrate having light transmittance and a predetermined amount of impurities having a refractive index higher than that of the first substrate are mixed. And bonding the first substrate and the low-concentration layer in contact with the second substrate composed of the low-concentration layer and the high-concentration layer mixed with impurities greater than the predetermined amount of impurities. The high-concentration layer contained in the substrate is removed, the patterning material is formed on the surface of the low-concentration layer exposed by removing the high-concentration layer, the patterning material is patterned, and the patterning material is exposed The low-concentration layer is etched to form a plurality of conical projections on the first substrate, the patterned patterning material is removed, and the conical projections made of the low-concentration layer on the first substrate Array with multiple parts To produce.
[0029]
Another probe array manufacturing method according to the present invention includes a first substrate having optical transparency, an n-type Si layer having a refractive index higher than that of the first substrate, and p. A second substrate made of a Si-type layer is bonded to the first substrate and the n-type Si layer in contact with each other, the p-type Si layer contained in the second substrate is removed, and the p-type is removed. A patterning material is formed on the surface of the n-type Si layer exposed by removing the Si layer, the patterning material is patterned, and the n-type Si layer exposed by patterning is etched to form a pattern on the first substrate. A plurality of cone-shaped projections are formed on the substrate, and the patterned patterning material is removed to produce a probe array having a plurality of cone-shaped projections made of an n-type Si layer on the first substrate.
[0030]
Another probe array manufacturing method according to the present invention includes a first substrate having optical transparency and a high-concentration p-type Si layer having a refractive index higher than that of the first substrate in order to solve the above-described problem. And a second substrate made of an n-type Si layer are bonded to each other by bringing the first substrate and the high-concentration p-type Si layer into contact with each other, and the n-type Si layer contained in the second substrate is removed. The patterning material is formed on the surface of the high-concentration p-type Si layer exposed by removing the n-type Si layer, the patterning material is patterned, and the high-concentration p-type Si layer exposed by patterning is formed. Etching to form a plurality of conical protrusions on the first substrate, removing the patterned material for patterning, and forming the conical protrusions made of the high-concentration p-type Si layer on the first substrate A probe array having a plurality of parts is prepared.
[0031]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0032]
The present invention is applied to a probe array 1 having a single probe that collects incident light, for example, a plurality of single probes as shown in FIG.
[0033]
The probe array 1 is used as an optical head of a near-field optical microscope or an optical head for irradiating a recording medium with near-field light. For example, when the probe array 1 is used as an optical head of a near-field optical microscope, the probe array 1 is disposed at a position where the distance from the sample to be measured is equal to or less than the wavelength of the light irradiated to the sample to be measured. In such a state, the probe array 1 generates near-field light with the sample to be measured.
[0034]
The probe array 1 is configured as shown in FIG. As shown in FIG. 1B, the probe array 1 includes a glass substrate 2, a plurality of Si protrusions 3 formed on the glass substrate 2, and a bank part 4 provided around the Si protrusions 3. And a metal layer 5 formed on the Si protrusion 3 and the bank 4. In the probe array 1, the glass substrate 2, the Si protrusion 3 and the bank 4 are connected using a technique such as anodic bonding. The anodic bonding will be described in detail in the description of the method for manufacturing the probe array 1. In the present embodiment, the Si protrusions 3 constituting the probe array 1 correspond to the single probe.
[0035]
As shown in FIG. 1A, the glass substrate 2 has, for example, a vertical dimension t. 1 Is about 3mm, horizontal dimension t 2 Is about 4 mm and the thickness dimension t as shown in FIG. Three Is formed to about 1 mm.
[0036]
The Si protrusion 3 is made of a high refractive index material having a refractive index much higher than that of the glass substrate 2. In this embodiment, it consists of Si material, for example. As shown in FIG. 1A, the Si protrusions 3 are surrounded by the bank 4 and are arranged in two dimensions in the vertical and horizontal directions. Each Si protrusion 3 is formed on the glass substrate 2 in a quadrangular pyramid shape with the bottom surface formed on the glass substrate 2 side. As shown in FIG. 1B, each Si protrusion 3 has a height dimension t. Four Is formed with a thickness of about 5 to 10 μm.
[0037]
Each Si protrusion 3 has a length t on one side of the bottom surface as shown in FIG. 7 About 10μm, height dimension t Four Is approximately 10 μm, the angle θ formed by the tip portion (vertex) is approximately 90 degrees. The side surface of the Si protrusion 3 is designed so that the light intensity increases at the tip when light is incident from the bottom side of the quadrangular pyramid.
[0038]
Further, as will be described later, the Si protrusion 3 has a height dimension t when the side surface is changed in two stages. Four Is about 3 μm, the length of one side of the bottom surface is about 2 μm, and the angle formed by the tip portion (vertex) is about 30 degrees. The Si protrusion 3 is designed to generate near-field light at the tip portion by forming the tip portion with an opening diameter of about 100 nm, and the tip portion has an opening diameter of about the wavelength of the light. Thus, it is designed to generate propagating light that is not near-field light at the tip portion.
[0039]
The bank part 4 is made of a Si material like the Si protrusion part 3. This bank part 4 has a vertical dimension t. Five And lateral dimension t 6 Is formed in a square shape of about 100 μm, and the height dimension is 5 to 10 μm, similar to the Si protrusion 3.
[0040]
The bank portions 4 are arranged on the two in a two-dimensional arrangement in the vertical direction and the horizontal direction. By arranging the bank parts 4 in the two-dimensional direction, the Si protrusions 3 are arranged on the glass substrate 2 in the two-dimensional direction.
[0041]
The metal layer 5 is made of a light-shielding material such as Al, and is formed to a thickness that does not transmit light by a thin film formation technique such as vapor deposition. For example, when an Al material is used, the metal film 5 is formed with a film thickness of about 30 nm. The metal layer 5 is formed on the side surfaces of the glass substrate 2 and the Si protrusion 3.
[0042]
Such a probe array 1 is provided in the near-field optical microscope, and is disposed at a position where the distance from the sample is not more than the wavelength of light. When light is incident from the glass substrate 2 side, the probe array 1 scatters the light by the metal layer 5 and condenses the light so that the light intensity at the apex of the Si protrusion 3 is increased. A near-field light is generated between 3 and the sample.
[0043]
Next, a method for manufacturing the probe array 1 will be described. The manufacturing method of the probe array 1 described below can also be applied when manufacturing a single probe, that is, a single Si protrusion 3.
[0044]
When manufacturing the probe array 1, first, an SOI (Silicon On Insulator) substrate 10 is prepared as shown in FIG. This SOI substrate 10 includes an active layer 11 made of Si and SiO that is an intermediate layer formed on the active layer 11. 2 Layer 12 and SiO 2 And a Si support substrate 13 formed on the layer 12. Here, the active layer 11 has a film thickness of about 10 μm and a refractive index of about 4 for light having a wavelength of about 800 nm. Here, the active layer 11 is required to have a uniform surface on the surface on which the Si protrusion 3 and the bank 4 are formed.
[0045]
Next, as shown in FIG. 4, the SOI substrate 10 and the glass substrate 14 are anodically bonded. As the glass substrate 14, Corning # 7740 or # 7070 or Iwaki Glass SW-3 or the like is used. Here, the glass substrate 14 is Na. + Contains ions. Then, the active layer 11 of the SOI substrate 10 and the glass substrate 14 are brought into contact with each other in a vacuum or N 2 , Ar 2 A potential difference of 200 V to 1000 V is applied between the Si support substrate 13 and the glass substrate 14 with the Si support substrate 13 side as an anode while being heated to 350 ° C. to 450 ° C. in an inert gas such as. Positive Na even at temperatures below the melting point of the glass substrate 14 + Since ions easily move in the glass substrate 14, they are attracted by a negative electric field and reach the surface of the glass substrate 14. A large amount of negative ions remaining in the glass substrate 14 forms a space charge layer on the bonding surface with the active layer 11 (Si), and generates an attractive force between the Si-glass to cause chemical bonding.
[0046]
Next, the Si support substrate 13 is removed from the SOI substrate 10 by etching with a KOH aqueous solution, tetramethylammonium hydroxide (TMAH), a mixed solution of hydrofluoric acid or nitric acid, or mechanical polishing or chemical mechanical polishing (CMP). To do. As a result, SiO 2 The surface of the layer 12 will be exposed.
[0047]
Next, as shown in FIG. 5, the SiO exposed by removing the Si support substrate 13. 2 The surface of the layer 12 is patterned by lithography. When patterning, for example, as shown in FIG. 1, the SiO protrusions 3 and the tip portions of the bank portions 4 are disposed at positions where the SiO protrusions 3 and the bank portions 4 are disposed. 2 Perform to leave layer 12. As a result, SiO 2 A pattern composed of the layer 12 is formed on the active layer 11. Here, as a pattern corresponding to each tip portion for forming each Si protrusion 3, a square shape having a side of about 10 to 15 μm or a round shape having an equivalent size can be used.
[0048]
Next, as shown in FIG. 2 The surface on which the pattern of the layer 12 is formed is anisotropic by using an etchant such as a KOH aqueous solution, NaOH aqueous solution, hydrazine hydrate, etylene diamine-pyrocatechol-water mixture (EPW), or TMAH. Etching is performed. As a result, SiO 2 Anisotropic etching is performed only on the portion of the layer 12 where the pattern is not formed.
[0049]
For example, when a solution in which isopropyl alcohol (IPA) is mixed with a KOH solution (34 wt%, 80 ° C.) is used as an etching solution, the probe array 1 in which the slope of the side surface of the active layer 11 is one step can be manufactured. At this time, each SiO 2 The pattern formed by the layer 12 does not change even if it is round or square.
[0050]
More specifically, SiO 2 When the layer 12 has a 10 μm square shape, KOH (40 g, 85%), water (60 g), and IPA (40 cc) are mixed as an etchant and etched at 80 ° C., 180 seconds, 360 seconds, 540 seconds, and 750 seconds from the start. Changes in the active layer 11 when time etching is performed are as shown in FIGS. 7A, 7B, 7C, and 7D, respectively. As a result, as shown in FIG. 6, the active layer 11 a that becomes the quadrangular pyramidal Si protrusion 3 is formed, and the active layer 11 b that becomes the bank 4 is formed on the glass substrate 14.
[0051]
Next, as shown in FIG. 8, SiO remaining on the active layer 11a and the active layer 11b. 2 The layer 12 is removed, and a metal layer 15 is formed on the side surfaces of the active layer 11a and the active layer 11b and on the glass substrate 14 where the active layer 11a and the active layer 11b are not left.
[0052]
Further, as shown in FIG. 9, a light shielding film made of the metal layer 15 is formed only on the active layer forming surface of the active layer 11b and the glass substrate 14, or only on the active layer 11b. In the probe array 1 manufactured in this way, light other than the light generated from the tip of the Si protrusion 3 can be blocked, and the S / N of the read signal can be improved.
[0053]
Here, the thickness of the metal layer 15 is about 30 to 50 nm when Al is used as the material, and is about 100 nm when Au is used as the material. That is, the metal layer 15 is formed to have a thickness of about a skin depth that can enter the Si protrusion 3 from the glass substrate 2 and generate light.
[0054]
Therefore, by performing the steps described with reference to FIGS. 4 to 8 and FIG. 9, the probe array 1 having a plurality of Si protrusions 3 on the glass substrate 2 or a single Si protrusion as shown in FIG. A single probe consisting of part 3 can be manufactured.
[0055]
According to this probe array 1, the active layer 11 made of Si is bonded and transferred to the glass substrate 14, so that the height of the tip of each Si protrusion 3 is made uniform, and the flatness of the tip of the Si protrusion 3 is increased. As a result, near-field light and propagating light generated at the tip can be emitted with high efficiency and high resolution, and the aperture diameter can be easily controlled.
[0056]
Further, when a single protrusion type probe is manufactured instead of the probe array, the flatness of the tip surface of the frustum-shaped protrusion type probe can be made extremely high, such as λ / 8 or less. Further, the opening diameter D at the tip of the protrusion can be easily controlled by the etching time for forming the protrusion.
[0057]
Since such a probe array 1 can be manufactured using the SOI substrate 10, the height error of the tip portion of each Si protrusion 3 is determined by the film thickness accuracy of the SOI substrate 10. Here, since the film thickness accuracy of the SOI substrate 10 manufactured by the crystal growth technique has only an error of about the atomic level, the height error of the tip portion of each Si protrusion 3 is estimated to be about the atomic level. Therefore, according to the manufacturing method of the probe array 1, even when compared with the manufacturing technology using the conventional transfer, the height can be controlled with high accuracy, and the tip position is uniformly controlled. Part 3 can be manufactured.
[0058]
Furthermore, according to this probe array 1, since the height of each Si protrusion 3 is constant, when recording / reproducing is performed on the recording medium, the distance between the recording medium and the tip of each Si protrusion 3 is set to The Si protrusions 3 can be constant, and all the Si protrusions 3 can be at positions necessary for generating near-field light. That is, according to the probe array 1, near-field light is not generated or generated for each Si protrusion 3.
[0059]
In addition, since the probe array 1 is manufactured by anodically bonding the SOI substrate 10 and the glass substrate 14, the strength is improved as compared with the case where the probe array 1 is manufactured using only the SOI substrate 10.
[0060]
Further, for example, when a substrate made of Si is used instead of the glass substrate 14, a thickness of several hundred μm is necessary to obtain sufficient mechanical strength, and therefore Si has a propagation loss with respect to visible light. It becomes impossible to make light incident on the protrusion 3. On the other hand, in the probe array 1, the Si protrusion 3 is formed on the glass substrate 14, and the height of the Si protrusion 3 is also 5 to 10 μm. Since Si having a thickness of 5 to 10 μm has a transmittance of several tens of percent at a wavelength of about 780 to 830 nm, the amount of light incident on each Si protrusion 3 is increased, and the near-field light generated at the tip portion is increased. The light intensity can be increased.
[0061]
Therefore, according to this probe array 1, since the Si protrusions 3 are made of Si and the tip positions of the Si protrusions 3 are uniform, the efficiency of the Si protrusions 3 is uniform, and it is difficult to achieve both of them so far. It can be said that it has both high efficiency and high resolution. That is, according to this probe array 1, the Si protrusion 3 is made of a high refractive index material such as Si, so that the wavelength of the propagation light in the Si protrusion 3 is effectively shortened. While suppressing the light which oozes out from 3, the light utilization efficiency can be improved and the light spot diameter can be reduced.
[0062]
In addition, since the heights of the Si protrusions 3 are uniform, the recording medium can approach each Si protrusion 3 within a range where near-field light exists at the tip. Therefore, high efficiency and high resolution of all the Si protrusions 3 can be achieved at the same time.
[0063]
Further, according to this probe array 1, since the bank portion 4 having the same height as the Si protrusion 3 and disposed at a position surrounding the periphery of the Si protrusion 3 is provided, At the time of recording / reproducing, when the Si protrusion 3 and the bank 4 are opposed to the recording medium, even when the Si protrusion 3 and the bank 4 are in contact with the recording medium, the pressure applied to the Si protrusion 3 is reduced. Damage to the protrusion 3 can be reduced.
[0064]
Further, according to this probe array 1, since the same height can be obtained by making the same material and simultaneously etching the Si protrusion 3 and the bank 4 at the time of fabrication, the Si protrusion 3 and the bank 4 are Even when the Si protrusion 3 and the bank 4 come into contact with the recording medium when facing the recording medium, the pressure applied to the Si protrusion 3 can be reduced and damage to the Si protrusion 3 can be reduced.
[0065]
Here, as described with reference to FIGS. 6 and 7, when the Si protrusion 3 and the bank 4 are manufactured by etching, the SiO as described with reference to FIG. 2 By changing the pattern when the layer 12 is etched, the Si protrusion 3 having a plurality of inclination angles with respect to the glass substrate 14 can be formed.
[0066]
That is, when the inclination angle of the side surface of the active layer 11 is plural, SiO 2 2 It is desirable that the mask made of the layer 12 has a round shape. Further, an etching solution for etching is prepared as a KOH solution (34 wt%, 80 ° C.), NaOH, EPW, or TMAH.
[0067]
More specifically, SiO 2 When the layer 12 has a 10 μm square pattern and KOH (34 wt%, 80 ° C.) is used as an etchant, the change of the active layer 11 when etching is performed for 60 sec, 150 sec, 405 sec, and 483 sec from the start. The active layer 11a is formed on the glass substrate 14 as shown in FIGS. 10 (a), 10 (b), 10 (c), and 10 (d). As a result, as shown in FIG. 10D, the outer wall of the active layer 11a can be formed into a plurality of inclined surfaces 11c and 11d having different inclination angles (taper angles).
[0068]
As described above, in the Si protrusion 3 in which the outer wall of the active layer 11a is provided with the plurality of inclined surfaces 11c and 11d, the first cone-shaped region having the inclined surface 11d has a sharpened angle and has the inclined surface 11c. The second cone-shaped region is configured to reduce the acute angle. Therefore, in the Si protrusion 3 manufactured in this manner, light loss is reduced in the first cone-shaped region to transmit light with high efficiency, and in the second cone-shaped region, the second cone-shaped portion is transmitted. Light from the region is narrowed down and a small spot of light is emitted from the tip. Therefore, according to such Si protrusion part 3, the light of high efficiency and optical resolution can be thrown away.
[0069]
In the Si protrusion 3 described above, the aperture diameter can be determined by applying a technique for optimizing the core diameter of an optical fiber probe with a sharpened optical fiber. Here, the core material of the optical fiber probe is made of a glass material having a refractive index of 1.53.
[0070]
That is, in the optimization of the optical fiber probe, an electric field distribution analysis method inside the core is used. According to this electric field distribution analysis method, it is assumed that the cladding is an ideal metal without light leakage, and the mode of light existing inside the core is TE. 1n Mode (n = 1-6) and TM 1n When only the mode (n = 1 to 6) is selected, the relationship between the core diameter as shown in FIG. 11 and the electric field strength at the center of the core is obtained. According to FIG. 11, there are a plurality of modes in the core of the optical fiber probe as shown in FIG. 11 (a), and the electric field distribution is generated by superposition of the modes as shown in FIG. 11 (b). It can be seen that it is formed.
[0071]
FIG. 11A shows the electric field strength and the equivalent refractive index in each mode when the core diameter is changed. According to FIG. 11A, the electric field strength (amplitude ratio) of each mode is maximized at the cutoff diameter indicating the core diameter where the equivalent refractive index is converged to zero.
[0072]
FIG. 11 (b) shows the sum of the electric field strength in each mode and the spot diameter at each core diameter when the core diameter is changed. However, when there are a plurality of peaks, the peak at the core center is shown. The spot diameter is shown. According to FIG. 11B, it can be seen that not only the electric field intensity has a maximum value in the cutoff diameter of each mode (FIG. 11A), but also a peak with a small spot diameter is obtained.
[0073]
At the cutoff diameter of each of these modes, TE 11 In the cut-off diameter for transmitting the mode light, the aperture diameter is smaller, that is, the propagation distance is long, so that the loss increases. TE 13 In the mode cut-off diameter, when applied to information reproduction, the number of obtained peaks increases (five peaks), and therefore extra information is detected due to the influence. Therefore, considering the propagation distance and the number of peaks, TE 12 An optical fiber probe with a mode cutoff diameter is desirable.
[0074]
Based on such analysis results, experimental results when the mode propagating into the core of the optical fiber probe is set to a core diameter of a cutoff diameter (900 to 920 nm, light wavelength λ = 830 nm) that becomes the TE12 mode. Is shown in FIG.
[0075]
According to FIG. 12 (solid line: experimental result), the spot diameter is about 150 nm and the electric field strength at the peak center is 1 [a. u], the spot diameter (175 nm) and the electric field intensity (1 [au]) according to the analysis result (dotted line) in FIG. 11, and the electric field intensity when the core diameter is the cut-off diameter of the TE12 mode. It can be seen that a tiny spot can be obtained. As for the spot shape, very good agreement is obtained between the experimental result and the analysis result.
[0076]
FIG. 13 shows the results of analysis using such an optical fiber probe and the results of experiments using Si, which is a high refractive index medium, which is the material of the Si protrusion 3 of this example, as the core material.
[0077]
According to FIG. 13, when the core material is Si, the core made of Si is made to coincide with the cutoff diameter (0.4 μm) of the TE12 mode, thereby forming a small spot diameter (about 75 nm) and the electric field strength. Can be obtained.
[0078]
Therefore, by setting the aperture diameter of the Si protrusion 3 to the cut-off diameter of the TE12 mode, a probe array 1 or a single probe that can form a small spot diameter and obtain a maximum electric field strength as in the case of the optical fiber probe. Can be produced. Further, the probe array 1 or the single probe can have a small loss and a small number of peaks, and can be optimal for information recording / reproduction.
[0079]
Further, when forming the metal layer 15, as shown in FIG. 1, a light shielding film may be formed only on the inclined surface of the active layer 11b and the protruding portion forming surface of the substrate or the inclined surface of the protruding portion.
[0080]
When producing the probe array 1 in which the metal layer 5 is formed only on the inclined surface of the Si protrusion 3, SiO 2 2 As shown in FIG. 14, the shape of the mask made of the layer 12 is changed to SiO on the tip position of the Si protrusion 3 to be produced. 2 The central portion 12a of the layer 12 is set to a predetermined thickness, and the SiO 2 other than the tip position of the Si protrusion 3 is formed. 2 The peripheral portion 12b of the layer 12 is set to a thickness equal to or less than a predetermined thickness. For example, the thickness of the central portion 12a is at least about 200 nm, and the thickness of the peripheral portion 12b is about 1/5 to 1/10 of the thickness of the central portion 12a.
[0081]
Such a shape of SiO 2 The layer 12 and the active layer 11 are etched using an etchant as shown in FIGS. 14 (a), 14 (b), and 14 (c), and finally the active layer as shown in FIG. 14 (d). The central portion 12a is left only at the tip portion of 11a. Then, the metal layer 15 is formed using the remaining central portion 12a as a cap, and the central portion 12a is removed by wet etching, as shown in FIG. 14E, so that the metal layer 15 is formed at the tip portion of the active layer 11a. What is not formed can be produced, and the metal layer 15 can be formed only on the inclined surface of the active layer 11a.
[0082]
In the probe array 1 manufactured in this way, light other than the light generated from the tip of the Si protrusion 3 can be blocked. Therefore, compared with the case shown in FIG. Improve.
[0083]
Next, the light efficiency of the probe array 1 manufactured as described above will be described. FIG. 15A shows a measuring device for measuring the light efficiency of the probe array 1. This measuring apparatus emits a laser beam having a wavelength of 830 nm from a laser diode 21, and has a sharpened portion 25 (opening diameter = 100 nm) of an optical fiber probe that is composed of a core 22, a clad 23, and a metal coating layer 24 with a sharpened tip. To generate near-field light. The probe array 1 is configured to detect near-field light generated at the sharpened portion 25 of the optical fiber probe and detect light passing through the Si protrusion 3 and the glass substrate 2 with the photodetector 26. Here, the opening diameter of the sharpened portion 25 of the optical fiber probe is 100 nm. In such a measuring apparatus, when the laser beam is incident from the optical fiber probe, the light intensity of the near-field light generated at the tip portion of the Si protrusion 3 can be measured, and thereby the probe in the near-field region can be measured. The throughput of the array can be determined. Further, in order to evaluate the throughput and resolution of the probe array 1, an internal condensing probe (aperture diameter D = 920 nm) having high throughput (10%) and high resolution (150 nm) characteristics was also measured as a fiber probe. (FIG. 15B).
[0084]
Using such a measuring device, the intensity of light detected by the photodetector 27 [a. u. ] And the light detection position [μm] are shown in FIG. In FIG. 16, a characteristic A (solid line) is a measurement result for the probe array 1 manufactured in the above-described process, and a characteristic B (dotted line) is a measurement result for the internal focusing probe. Comparing characteristics A and B, it can be seen that the probe array 1 has an efficiency of 10%, has a higher throughput (about 15%) than the internal focusing probe, and has a resolution of 75 nm.
[0085]
Therefore, according to the probe array 1 manufactured by the manufacturing method as described above, it is possible to collect light with high efficiency and generate near-field light with high light intensity at the tip portion of the Si protrusion 3. At the same time, sample measurement can be performed with high resolution.
[0086]
Further, according to the probe array 1, it is possible to realize recording and / or reproduction of a signal on the recording medium by irradiating the recording medium with light with a high recording density and a high S / N.
[0087]
Next, another example of manufacturing the probe array 1 or a single probe will be described. In addition, the method demonstrated by the manufacturing method of the above-mentioned probe array 1 or a single probe can also be applied when manufacturing the probe array 1 or the single probe shown below.
[0088]
In the method of manufacturing the probe array 1 described above, the material of the protrusions produced on the glass substrate 14 is not limited to Si, and any material having a higher refractive index than that of the glass substrate 14 may be used. As a material having a light transmission region on the shorter wavelength side than Si and having a high refractive index, GaP and TiO are used. 2 (Commonly called rutile). GaP has a light transmission region at 530 nm to 16 μm, and the refractive index in the light transmission region is 3.35. TiO 2 Has a light transmission region at 450 nm to 6 μm, and the refractive index in the light transmission region is 2.61 to 2.90.
[0089]
FIG. 17 shows a method for producing a probe array or a single probe using GaP. In addition, the method demonstrated by the manufacturing method of the above-mentioned probe array 1 or a single probe can also be applied when manufacturing the probe array 1 or the single probe shown below.
[0090]
First, as shown in FIG. 17A, a single crystal GaP wafer 43 is bonded to a single crystal Si wafer 41 with an oxide film 42 as an intermediate layer by direct bonding or room temperature bonding. A substrate is prepared in which the thickness of the single crystal GaP wafer 43 is 5 to 10 μm by etching or CMP.
[0091]
Next, as shown in FIG. 17B, the glass substrate 44 and the single crystal GaP wafer 43 are bonded by anodic bonding, direct bonding, or room temperature bonding.
[0092]
Next, as shown in FIG. 17C, the single crystal Si wafer 41 is removed.
[0093]
Next, as shown in FIG. 2 SiO composed of layers 2 A pattern 42 A is formed on the single crystal GaP wafer 43. Where each SiO 2 The pattern 42A has an appropriate pattern and dimensions for forming a protrusion made of GaP in a later step.
[0094]
Next, as shown in FIG. 17E, a GaP protrusion 43A is formed on the single crystal GaP wafer 43 by RIE or liquid etchant using the pattern 42A as an etching mask. Where SiO 2 The GaP protrusion 43A may be fabricated using only photolithography as an etching mask without using the layer as an etching mask.
[0095]
Next, as shown in FIG. 17F, the SiO remaining on the GaP protrusion 43A. 2 The pattern 42A is removed with dilute hydrofluoric acid or the like.
[0096]
Next, as shown in FIG. 17G, a metal layer 45 is formed on the side surface of the GaP protrusion 43A and the surface of the glass substrate 44 without the GaP protrusion 43A.
[0097]
Thereby, a protruding probe array having a plurality of protruding portions made of GaP can be produced. In addition to GaP, TiO 2 Even when other materials such as the above are used, a probe array having protrusions can be manufactured by substantially the same process.
[0098]
GaP and TiO 2 A probe array having a plurality of protrusions made of a material has a higher light transmission region on the short wavelength side than a probe array made of Si, so that light absorption in the short wavelength region is less and higher light utilization efficiency is obtained. Can do. Further, since light having a shorter wavelength than that of Si can be used, a smaller light spot can be formed, and for example, the recording density when recording on a recording medium can be improved.
[0099]
Next, an example of manufacturing a probe array using a Si wafer other than the SOI substrate will be described with reference to FIG. In addition, the method demonstrated by the manufacturing method of the above-mentioned probe array 1 or a single probe can also be applied when manufacturing the probe array 1 or the single probe shown below.
[0100]
First, as shown in FIG. 18A, a substrate is prepared in which an n-type Si layer 52 having a thickness of 5 to 10 μm is formed on a p-type Si layer 51 having a thickness of several hundred μm. Here, the n-type Si layer 52 may be formed by epitaxial growth on the p-type Si layer 51, or formed by diffusing n-type impurities on the surface of the p-type Si layer 51 by solid layer diffusion, ion implantation, or the like. You may do it. Alternatively, the p-type Si layer 51 and the n-type Si layer 52 may be bonded together.
[0101]
Next, as shown in FIG. 18B, a glass substrate 53 is prepared, and the glass substrate 53 and the surface of the n-type Si layer 52 of the substrate made of the p-type Si layer 51 and the n-type Si layer 52 are in contact with each other. As shown in FIG. Here, an electrode 54 is formed on the surface of the glass substrate 53 that does not contact the n-type Si layer 52 and the surface of the p-type Si layer 51 that does not contact the n-type Si layer 52, or an electrode plate is placed between the electrodes 54. A power supply 55 for providing the potential difference Vb is provided for anodic bonding. At this time, the glass substrate 53 and the n-type Si layer 52 may be bonded using direct bonding or room temperature bonding different from anodic bonding.
[0102]
Next, as shown in FIG. 18C, after the p-type Si layer 51 is substantially removed by mechanical polishing or chemical mechanical polishing (CMP), hydrazine (N 2 H Four ・ H 2 O), KOH aqueous solution, NaOH aqueous solution, CaOH aqueous solution, EDP (Ethylenediamine Pyrocatechol (water)), TMAH (Tetramethyl Ammoniumhydroxide, (CH) Three ) Four Etching with an alkali etchant such as NOH). However, at this time, etching is performed by providing a power source 57 for applying a voltage Vce between the n-type Si layer 52 and the reference electrode 56 placed in the etchant.
[0103]
An outline of an etching apparatus for realizing such an etching method (electrochemical etching) is shown in FIG. In this etching apparatus, a Pt electrode 61 corresponding to the reference electrode 56, a power source 62 corresponding to the power source 57, an ammeter 63, and an etching material 64 corresponding to a substrate composed of the n-type Si layer 52 and the glass substrate 53 are connected in series. And a Pt electrode 61 and an etching material 64 are arranged in an etchant 65. In this etching apparatus, the etchant 65 is stirred by the stirrer 66 and kept at 90 ° C. by the heater 67.
[0104]
By using such an etching apparatus, for example, the alkali etchant is made of SiO in addition to the p-type Si layer 51. 2 (The main component of the glass substrate 53) is also etched, but the glass substrate 53 is so thick that it is not etched at all. Further, since the n-type Si layer 52 and the glass substrate 53 are very firmly bonded, the etchant does not enter between them, and the n-type Si layer 52 is not etched. Therefore, only the p-type Si layer 51 and the etching are performed. In the above-described hydrofluoric acid nitric etchant, when the n-type Si layer 52 is exposed, the etching hardly proceeds any further, so that the etching can be stopped when the p-type Si layer 51 is completely etched.
[0105]
Next, as shown in FIG. 18D, the surface of the n-type Si layer 52 is made of SiO 2 by plasma CVD or thermal CVD. 2 Or Si Three N Four A pattern forming layer 58 that is difficult to be etched by an alkali etchant such as is formed.
[0106]
Next, as shown in FIG. 18 (e), the pattern forming layer 58 is formed in a predetermined shape, thereby forming a pattern 58 </ b> A composed of the pattern forming layer 58 on the n-type Si layer 52. Here, the pattern forming layer 58 has an appropriate pattern and dimensions for forming each Si protrusion.
[0107]
Next, as shown in FIG. 18F, the Si protrusion 52A is formed using an alkali etchant such as hydrazine, KOH aqueous solution, NaOH aqueous solution, CaOH aqueous solution, EDP, TMAH or the like. Here, instead of using the pattern 58A as an etching mask, the Si protrusion 52A may be formed by RIE using only photolithography as an etching mask.
[0108]
Next, as shown in FIG. 18G, the pattern 58A remaining on the Si protrusion 52A is removed with diluted hydrofluoric acid or the like.
[0109]
Next, as shown in FIG. 18H, a metal layer 59 is formed on the side surface of the Si protrusion 52A and the glass substrate 53 on which the Si protrusion 52A is not formed.
[0110]
Thereby, a protruding probe array or a single probe whose protruding portion is made of Si can be manufactured without using an SOI substrate.
[0111]
Next, still another example of manufacturing a probe array or a single probe will be described with reference to FIG.
[0112]
First, as shown in FIG. 20A, a low-concentration p-type having a thickness of 5 to 10 μm is formed on a high-concentration Si layer 71 made of a high-concentration p-type or n-type Si material having a thickness of several hundred μm. Alternatively, a substrate on which a low concentration Si layer 72 made of an n-type Si material is formed is prepared. Here, the low-concentration Si layer 72 may be formed by epitaxial growth on the high-concentration Si layer 71, and the opposite type of impurity is diffused on the surface of the high-concentration Si layer 71 by solid layer diffusion, ion implantation or the like. Thus, the impurity concentration may be effectively reduced by the compensation effect. Alternatively, the high concentration Si layer 71 and the low concentration Si layer 72 may be bonded together.
[0113]
Here, the high-concentration Si layer 71 and the low-concentration Si layer 72 are important in that the impurity concentration is high or low, and the combination of p-type and n-type is arbitrary. However, when the low-concentration Si layer 72 side and the high-concentration Si layer 71 side have different conductivity types, it is desirable that the low-concentration Si layer 72 side be an n-type Si material. This is because the pn junction is more easily forward-biased when a voltage is applied to the anode junction. The impurity concentration of the high concentration Si substrate is about 10 17 / Cm Three Do more. Conversely, the impurity concentration of the Si substrate at a low concentration is about 10 17 / Cm Three The following.
[0114]
Next, as shown in FIG. 20B, a glass substrate 73 is prepared, and anodic bonding is performed so that the glass substrate 73 and the surface of the low-concentration Si layer 72 are in contact with each other. Here, electrodes 74 are formed on the surface of the glass substrate 73 that does not contact the low-concentration Si layer 72 and the surface of the high-concentration Si layer 71 that does not contact the low-concentration Si layer 72, or an electrode plate is placed between each electrode 74. A power supply 75 for providing a potential difference Vb is provided to perform anodic bonding. At this time, the glass substrate 73 and the low-concentration Si layer 72 may be bonded using direct bonding or room temperature bonding different from anodic bonding.
[0115]
Next, as shown in FIG. 20C, the high-concentration Si layer 71 is substantially removed by mechanical polishing or chemical mechanical polishing (CMP), and then immersed in an etchant of hydrofluoric acid. The composition of the etchant is HF: HNO Three : CH Three COOH = 1: 3: 8 (volume ratio). This etchant has about 10 impurities 17 / Cm Three When it is less, the etching rate is 1/150 than when it is more. This etchant is made of SiO in addition to Si. 2 (Glass main component) is also etched, but the glass substrate 73 is very thick and is not etched at all. Further, since the low-concentration Si layer 72 and the glass substrate 53 are joined very firmly, no etchant enters between them, and the low-concentration Si layer 72 is not etched. Therefore, only the high concentration Si layer 71 and the low concentration Si layer 72 are etched. HF: HNO Three : CH Three In etching using COOH = 1: 3: 8 (volume ratio) as an etchant, when the high-concentration Si layer 71 is etched first and the low-concentration Si layer 72 is exposed, the etching hardly proceeds any further. The etching can be stopped when the layer 71 has been etched.
[0116]
Next, as shown in FIG. 20D, the surface of the low-concentration Si layer 72 is made of SiO by plasma CVD or thermal CVD. 2 Or Si Three N Four A pattern forming layer 8 that is difficult to be etched by an alkali etchant such as is formed.
[0117]
Next, as shown in FIG. 20E, the pattern forming layer 78 is formed in a predetermined shape, thereby forming a pattern 78 </ b> A composed of the pattern forming layer 78 on the low concentration Si layer 72. Here, the pattern forming layer 78 has an appropriate pattern and dimensions for forming a single protrusion or each Si protrusion.
[0118]
Next, as shown in FIG. 20F, the Si protrusion 72A is formed using an alkali etchant such as hydrazine, KOH aqueous solution, NaOH aqueous solution, CaOH aqueous solution, EDP, TMAH or the like. Here, instead of using the pattern 78A as an etching mask, the Si protrusion 72A may be formed by RIE using only photolithography as an etching mask.
[0119]
Next, as shown in FIG. 20G, the pattern 78A remaining on the Si protrusion 72A is removed by dilute hydrofluoric acid, dry etching, or the like.
[0120]
Next, as shown in FIG. 20H, a metal layer 79 is formed on the glass substrate 73 on which the side surfaces of the Si protrusions 72A and the Si protrusions 72A are not formed.
[0121]
Thereby, a protruding probe array or a single probe whose protruding portion is made of Si can be manufactured without using an SOI substrate.
[0122]
Next, still another example when a probe array or a single probe is manufactured will be described with reference to FIG.
[0123]
First, as shown in FIG. 21A, an n-type Si layer 81 made of an n-type Si material having a thickness of several hundred μm has an impurity concentration higher than that of the n-type Si layer 81 having a thickness of 5 to 10 μm. A substrate on which a high-concentration p-type Si layer 82 made of a high-concentration p-type Si material is formed is prepared. Here, the concentration of the high-concentration p-type Si layer 82 is about 10 when KOH is used for etching the n-type Si layer 81. 20 / Cm Three Do more. When using EDP, about 10 19 / Cm Three Do more. The high-concentration p-type Si layer 82 may be formed by epitaxial growth on the n-type Si layer 81, and this and p-type impurities are diffused on the surface of the high-concentration Si layer 71 by solid layer diffusion, ion implantation, or the like. It may be formed. Alternatively, the n-type Si layer 81 and the high-concentration p-type Si layer 82 may be bonded together.
[0124]
Next, as shown in FIG. 21B, a glass substrate 83 is prepared, and anodic bonding is performed so that the glass substrate 83 and the surface of the high-concentration p-type Si layer 82 are in contact with each other. Here, an electrode plate is placed on the surface of the glass substrate 83 that is not in contact with the high-concentration p-type Si layer 82 as in FIG. Alternatively, more reliably, the electrode 84a is formed, and part of the n-type Si layer 81 is removed so that a voltage is applied to the high-concentration p-type Si layer 82 to form the electrode 84b. A power supply 85 for providing a potential difference Vb is provided between 84b to perform anodic bonding. At this time, the glass substrate 83 and the high-concentration p-type Si layer 82 may be bonded using direct bonding or room temperature bonding different from anodic bonding.
[0125]
Next, after removing the electrodes 84a and 84b, as shown in FIG. 21C, the n-type Si layer 81 is substantially removed by mechanical polishing or chemical mechanical polishing (CMP), and then etched by an alkali etchant. As the etchant, an alkaline etchant such as hydrazine, KOH aqueous solution, NaOH aqueous solution, CaOH aqueous solution, EDP, or TMAH is used. This etchant is made of SiO in addition to Si. 2 (Glass main component) is also etched, but the glass substrate 73 is very thick and is not etched at all. Further, since the high-concentration p-type Si layer 82 and the glass substrate 83 are very firmly bonded, the etchant does not enter between them, and the high-concentration p-type Si layer 82 is not etched. . Therefore, only the n-type Si layer 81 is etched. When the high-concentration p-type Si layer 82 is exposed, the etching hardly proceeds any further, so that the etching can be stopped when the n-type Si layer 81 is completely etched.
[0126]
Next, as shown in FIG. 21 (d), the surface of the high-concentration p-type Si layer 82 is made of SiO by plasma CVD or thermal CVD. 2 Or Si Three N Four A pattern forming layer 88 that is difficult to be etched by an alkali etchant such as is formed.
[0127]
Next, as shown in FIG. 21E, a pattern 88A composed of the pattern formation layer 88 is formed on the high concentration p-type Si layer 82 by forming the pattern formation layer 88 into a predetermined shape. Here, the pattern formation layer 88 has an appropriate pattern and dimensions for forming a single protrusion or each Si protrusion.
[0128]
Next, as shown in FIG. 21F, Si protrusions 82A are formed by RIE. Here, instead of using the pattern 88A as an etching mask, the Si protrusion 82A may be formed by RIE using only a resist pattern formed by photolithography as an etching mask.
[0129]
Next, as shown in FIG. 21G, the pattern 88A remaining on the Si protrusion 82A is removed by dilute hydrofluoric acid, dry etching, or the like.
[0130]
Next, as shown in FIG. 21H, a metal layer 89 is formed on the side surface of the Si protrusion 82A and the glass substrate 83 on which the Si protrusion 82A is not formed.
[0131]
Thereby, a protruding probe array or a single probe whose protruding portion is made of Si can be manufactured without using an SOI substrate.
[0132]
Next, another probe array to which the present invention is applied will be described. In the probe array described below, the configuration described in the probe array described above may be applied, or a single probe may be used.
[0133]
The probe array 100 shown in a plan view in FIG. 22 (a) is arranged such that the formation side of the projection 101 faces a rotary recording medium (optical disc D) for recording information as shown in FIG. 22 (b). Information is recorded and reproduced by irradiating the rotating optical disk D with light.
[0134]
As the optical disk D rotates, the probe array 100 has one end 100a as a medium entry end and the other end 100b as a medium exit end. This probe array 100 receives the airflow generated from the optical disk D by rotating the optical disk D, contacts the optical disk D, and irradiates the optical disk D with light to perform contact-type recording / reproduction. The probe array 100 according to the present embodiment can also be applied to a floating type that floats on the optical disk D with a constant flying height.
[0135]
The probe array 100 includes a bank portion 102 that is disposed at a position surrounding the periphery of the protrusion 101 and has an opening 102a on the outflow side of the air flow generated when the optical disk D rotates.
[0136]
In such a probe array 100, the airflow that flows in from one end 100a flows toward the other end 100b of the opening of the bank 102, and flows out toward the other end 100b through the opening 102a.
[0137]
Thereby, in this probe array 100, the bank 102c orthogonal to the air flow generation direction (medium rotation direction) is provided on the one end 100a side of the protruding portion 101 as the bank portion 102, whereby the one end 100a to the other end 100b. It is possible to stop the dust flowing into the projection 101 from flowing into the protrusion 101.
[0138]
Further, in the probe array 100, even if dust or dirt existing in the apparatus flows into the bank 102 together with the air flow, it flows out from the opening 102a, so that dust or the like may accumulate near the protrusion 101. No.
[0139]
Furthermore, in this probe array 100, since the bank part 102 is not provided on the other end 100b side, the protruding part 101 can be formed on the other end 100b side. Thereby, in the probe array 100, the tip portion of the protrusion 101 can be brought close to the optical disc D to reduce the distance between the protrusion 101 and the optical disc D, the spot diameter of the light irradiated on the optical disc D can be reduced, and the optical disc The recording density on D can be increased.
[0140]
Furthermore, in this probe array 100, the bank part 102 has a tapered part 102b inclined from the one end 100a to the other end 100b at the end part 102b of the other end 100b. The apex portion of the tapered portion 102b is in line with the tip of the protruding portion 101 in the short axis direction of the glass substrate. Thereby, in the probe array 100, even when the apex portion of the taper portion 102b contacts the optical disc D during recording and reproduction, the pressure at the apex portion of the bank portion 102 can be diffused to prevent damage.
[0141]
Furthermore, in the probe array 100, the one end 100a side of the bank 102c is a tapered portion 102d that is inclined from the one end 100a side toward the other end 100b side. Thereby, in the probe array 100, even if the optical disc D enters and contacts the optical disc D bank 102c, the impact with the optical disc D can be absorbed and damage to the optical disc D can be suppressed.
[0142]
Furthermore, the probe array 100 includes banks 102e and 102f that are substantially parallel to the air flow generation direction (medium rotation direction) and orthogonal to the radial direction of the optical disk D as the bank unit 102. Tapered portions 102g and 102h inclined in the direction are provided. As a result, in the probe array 100, even when the banks 102e and 102f come into contact with the optical disc D when moving in the radial direction during recording / reproduction on the optical disc D, the impact with the optical disc D is absorbed and Damage can be suppressed.
[0143]
Furthermore, the probe array 100 includes a protruding portion 103 formed by protruding a glass substrate on the other end 100b side. The protrusion 103 has a length t from the protrusion 101 toward the other end 100b. 8 Only protruding. The length t of this protrusion 103 8 Is set so that the light emitted from the light source can be incident on the protrusion 101 on the other end 100b side during recording and reproduction. That is, the length t of the protrusion 103 8 Is determined based on the thickness of the glass substrate, the refractive index of the glass substrate, and the numerical aperture of the optical element (objective lens) 104 that makes light incident on the protrusion 101. As a result, the probe array 100 has the determined length t. 8 , And the protrusion 101 is disposed on the other end 100b side, so that the distance from the optical disc D can be reduced, and light with a small spot diameter is condensed on the optical disc D.
[0144]
Furthermore, as shown in FIG. 23, in the probe array 100, the bank 102f and the bank 102e of the protrusion 103 may be multi-staged. According to such a probe array 100, the tapered portion 102b and the tapered portion 102i are formed from the other end 100b to the one end 100a, and the apex position of the tapered portion 102i and the tip of the protruding portion 101 are in a straight line in the minor axis direction. It has become.
[0145]
According to such a probe array 100, even if it contacts with the optical disk D, the apex part of the taper part 102b and the taper part 102i contacts with the optical disk D, and compared with the case where one point contacts with the optical disk D, The applied force can be dispersed to suppress damage to the protrusion 101 and to reduce damage to the optical disc D.
[0146]
Further, according to such a probe array 100, the bank portion 102 is multi-staged, and when recording / reproduction is performed in contact with the optical disc D, the taper portion 102b and the taper portion 102i come into contact with each other, thereby recording. It is possible to prevent the overall inclination during reproduction.
[0147]
Furthermore, according to such a probe array 100, since the bank part 102 is multistage, the static friction coefficient is reduced by reducing the contact area with the optical disc D, and the wear amount of the bank part 102 is suppressed. can do.
[0148]
Further, since the probe array 100 and the recording medium are in contact with each other at two points with respect to the air flow generation direction, so-called pitching that flutters in this direction is less likely to occur.
[0149]
Next, still another probe array to which the present invention is applied will be described. In the probe array described below, the configuration described in the probe array described above may be applied, or a single probe may be used.
[0150]
The probe array 110 shown in a plan view in FIG. 24A is arranged so that the formation side of the protrusion 111 faces the rotary recording medium (optical disc D) for recording information as shown in FIG. Information is recorded and reproduced by irradiating the rotating optical disk D with light.
[0151]
The probe array 110 is made of the same high refractive index material (for example, Si) as the protrusions 111, the bank part 112 arranged at a position surrounding each protrusion 111, and the pad part made of the same material as the protrusion 111. 113 and the surface facing the optical disc D.
[0152]
As described above, the probe array 110 has an etching layer (for example, SiO 2) that is subjected to pattern etching on a single high refractive index layer when the protrusion 111, the bank 112, and the pad 113 are formed. 2 ) Are formed, patterned corresponding to the protrusions 111, the bank 112, and the pad 113, and etched simultaneously.
[0153]
In such a probe array 110, the protrusion 111, the bank 112, and the pad 113 are in contact with the optical disk D, and the optical disk D is irradiated with light from the protrusion 111, and information is recorded on and reproduced from the optical disk D.
[0154]
Since the probe array 110 manufactured in this way is etched simultaneously with the same material, the protrusion 111, the bank 112 and the pad 113 can have the same height, and the stability of sliding during recording and reproduction Can be improved, and damage to the protrusion 111 can be suppressed.
[0155]
In such a probe array 110, 100 protrusions 111 are arranged, light having a wavelength of 830 nm is incident on each protrusion 111 to generate near-field light at the tip, and the phase change type optical disk D is set to 0. FIG. 25 shows the relationship between the mark length [μm] and the CN ratio [dB] when rotated at a linear velocity of 43 m / s. According to FIG. 25, the mark length when recorded by the probe array 110 is a minimum of 110 nm, and the CN ratio when reproduced is about 10 dB. According to this result, each projection 111 can record and reproduce a recording mark below the diffraction limit, which was impossible with propagating light.
[0156]
On the other hand, the minimum mark length when recording is performed by irradiating the optical disc D with propagating light by an objective lens having a numerical aperture of 0.4 is 515 nm, and the CN ratio when reproducing is about 10 dB.
[0157]
From these results, according to the probe array 110, recording / reproducing can be performed at a recording / reproducing speed of 1 Gbps by recording / reproducing in parallel by 100 projections 111, and the mark length can be increased. It is possible to reduce the recording density for ultra-high density.
[0158]
Next, still another probe array to which the present invention is applied will be described. In the probe array described below, the configuration described in the probe array described above may be applied, or a single probe may be used.
[0159]
A probe array 120 having a plan view shown in FIG. 26 (a) is arranged such that the formation side of the protrusion 121 is opposed to a rotary recording medium (optical disc D) for recording information as shown in FIG. 26 (b). Information is recorded and reproduced by irradiating the rotating optical disk D with light.
[0160]
The probe array 120 is made of the same high refractive index material (for example, Si) as the protrusions 121, and has a bank part 112 arranged at a position surrounding each protrusion 111 and a pad part made of the same material as the protrusion 121. 123 and the optical disc D are provided on the surface facing each other. In the probe array 120, the bank part 122 and the pad part 123 are in contact with the optical disk D, and information is recorded and reproduced.
[0161]
The pad portion 123 is centered on the center line at the center position between the one end 120a and the other end 120b of the probe array 120 or at a position within a range of ± 0.1 when the overall length is 1 from the center position. It is formed so that the position is arranged. That is, the pad portion 123 is disposed immediately below the pressing direction of the pressing member 124 (thickness direction of the probe array 120), and the pressing member 124 that presses the probe array 120 so as to contact the optical disc D is in contact with the probe array 120. The Accordingly, the pad portion 123 transmits the pressing force of the pressing member 124 to the optical disc D, and presses the probe array 120 against the optical disc D. Thereby, the probe array 120 can further improve the stability of sliding. Further, the pad portion 123 may be formed not only when the center position is formed at the predetermined position but also at the center of gravity position at the predetermined position.
[0162]
That is, according to the probe array 120, the jump amount when recording / reproducing with respect to the optical disc D is suppressed as compared with the probe array 110 described above. In the following, the amount of jump between the probe array 110 with the pad portion provided on the medium entry side and the probe array 120 with the pad portion provided at the center position will be compared.
[0163]
For comparison, a jump amount measuring device 130 as shown in FIG. 27 was used. The jump amount measuring device 130 includes an FFT (fast Fourier transform) measuring device 131, a Doppler vibrometer 132, and a motor 133 that rotates the optical disc D. The probe array is arranged on the optical disc D and measures the vibration of the probe array. Is.
[0164]
According to the jump amount measuring apparatus 130, the laser beam is emitted from the light source 141 while the optical disk D is rotated by the motor 133 in the CLV method (linear velocity = 0.43 m / s) and the probe array is disposed on the optical disk D. Is irradiated to the probe array via the beam splitter 142 and the optical fiber cable 143, and the reflected laser light is detected by the photodetector 146 via the optical fiber cable 143, the beam splitter 142, the AOM 144, and the beam splitter 145. The jump amount measuring device 130 irradiates the recording layer on the surface of the optical disc D with the laser light emitted from the light source 141 via the beam splitters 142 and 147 and the optical fiber cable 148, and the reflected laser light is applied to the optical fiber cable. 148, the beam splitter 147, the mirror 149, and the beam splitter 145 enter the photodetector 146. Here, the reflected laser light from the probe array and the reflected laser light from the optical disk D incident on the beam splitter 145 are combined and incident on the photodetector 146. The FFT measuring device 131 obtains the jump amount of the probe array 1 by performing a Fourier transform process on the detection signal based on the jump of the probe array.
[0165]
The result of the jump amount obtained by such a jump amount measuring apparatus 130 is shown in FIG.
FIG. 28 shows the jump amount of the probe arrays 110 and 120 on the vertical axis, the measurement time on the horizontal axis, the jump state of the probe array 110 on the upper stage, and the jump state of the probe array 120 on the lower stage.
[0166]
According to FIG. 28, when the standard deviation of the jump amount is σ, 2σ = about 1.0 nm for the probe array 110, whereas 2σ = 0.6 nm for the probe array 120.
[0167]
Therefore, according to the probe array 120, the amount of jumping can be reduced and stable sliding can be realized by arranging the pad portion 122 at the center position as compared with the probe array 110.
[0168]
In the embodiment described above, the probe array 1 or the single probe that generates the near-field light has been described in the present invention. However, the present invention is not limited to the probe array or the single probe that emits propagating light (light that is not near-field light). It can also be applied to probes. In the probe array or the single probe, the size of the opening at the tip is changed by means for supplying energy to the recording medium. In this probe array or single probe, for example, when supplying energy mainly in the form of ordinary light (propagating light) like the fiber probe previously proposed by the applicant of the present invention in JP-A-11-271339. The size of the opening at the tip is about the wavelength of the emitted light or more. Further, in the probe array or single probe, when energy is supplied in the form of evanescent light (near-field light), the size of the opening at the tip is made smaller than the wavelength of the emitted light. Thereby, even if it is an internal condensing type | mold probe, this invention is applicable.
[0169]
The present invention can be applied to either the above-described near-field light or propagating light. Further, both near-field light and propagating light may be emitted from the tip of the protrusion at the same time.
[0170]
In the above-described embodiment, when the probe array 1 or the single probe is manufactured, an example using the SOI substrate 10 manufactured by crystal growth has been described. However, after bonding of single crystal silicon wafers by direct bonding or the like, It may be fabricated by using a bonding method in which the silicon on the active layer 11 side is polished and finished to a desired thickness, or a SIMOX method in which an oxide film is formed below the substrate surface by ion implantation of oxygen ions. Even in these cases, the uniformity of the thickness of the active layer 11 at the atomic level is obtained.
[0171]
Furthermore, although # 7740 of Corning Inc. and SW-3 of Iwaki Glass were mentioned as the glass substrate 14 which has translucency, you may use another board | substrate. Specifically, in the case of using the above-described direct bonding at room temperature, a quartz substrate or a light-transmitting resin can be used. In particular, when quartz is used, the translucent substrate and the Si layer can be bonded by high-temperature direct bonding. In this method, the surfaces of the substrate are sufficiently washed, dust and dirt on the surface are removed and dried, and the surfaces are brought into contact with each other in a normal atmosphere. Thereafter, the substrate is bonded by performing a heat treatment at 900 ° C. or higher in nitrogen.
[0172]
Furthermore, in the above-described embodiment, an example of anodic bonding has been described as a method of bonding the active layer 11 of the SOI substrate 10 and the glass substrate 14, but other bonding methods may be used. That is, room temperature direct bonding (room temperature bonding) may be used as a method of bonding the active layer 11 and the glass substrate 14. The room-temperature bonding is performed after so-called RCA cleaning of a mirror-polished silicon wafer, glass substrate, or metal substrate. -9 In a vacuum chamber in a Torr atmosphere, an Ar FAB (Fast Atomic Beam) is simultaneously irradiated onto each of the two substrates for about 300 seconds, and then subjected to pressure bonding at a pressure of 10 MPa. Thereby, the joint strength after returning to the atmosphere becomes 12 MPa or more. A probe array to which the present invention is applied can also be produced by bonding the active layer 11 and the glass substrate 14 which is a quartz substrate at room temperature. Moreover, in the example of said joining, besides the joining of the active layer 11 and the glass substrate 14 which has translucency, the above-mentioned GaP or TiO 2 The probe array to which the present invention is applied can be manufactured by bonding the layer, the n-type Si layer 52, the low-concentration Si layer 72, the high-concentration p-type Si layer 82, and the light-transmitting substrate. The RCA cleaning is a cleaning method based on hydrogen peroxide solution proposed by RCA.
[0173]
Furthermore, the Si layer and the translucent glass substrate 14 can be bonded by glass bonding using low-melting glass (frit glass).
[0174]
Furthermore, the layer in which the opening is made with an adhesive and the light-transmitting glass substrate 14 can be joined. In this case, an optical adhesive (for example, V40-J91 manufactured by Suruga Seiki Co., Ltd.) manufactured using a glass substrate so as to have a refractive index equal to that of glass can be used.
[0175]
Furthermore, in the above-described embodiment, anisotropic etching such as KOH is used to produce the Si protrusion 3, but dry etching such as reactive ion etching (RIE) may be used.
[0176]
Furthermore, in the above-described embodiment, the high refractive index material to be the protrusion is formed on the glass substrate by bonding. However, the vapor deposition method, the sputtering method, the plasma CVD (chemical vapor deposition) method, the thermal CVD method, A thin film made of a high refractive index material may be formed by a thin film forming technique such as a photo-CVD method.
[0177]
Furthermore, in the embodiment to which the present invention is applied, the probe array in which a plurality of Si protrusions 3 are mounted on the glass substrate 2 is shown. However, one Si protrusion 3 is mounted on the glass substrate 2. Even in the case, the effect of the present invention can be exhibited and included in the present invention.
[0178]
Furthermore, in the embodiment to which the present invention is applied, only the case where the shape of the Si protrusion portion 3 is a quadrangular pyramid shape has been described.
[0179]
Furthermore, in the embodiment to which the present invention is applied, an example in which Si is mainly used as the high refractive index material for forming the protrusions has been described. However, the present invention is not limited to this. (Microcrystalline) Si, polycrystalline Si, Si x N y (X and y are optional), TiO 2 , TeO 2 , Al 2 O Three , Y 2 O Three , La 2 O 2 S, LiGaO 2 , BaTiO Three , SrTiO Three , PbTiO Three , KNbO Three , K (Ta, Nb) O Three (KTN), LiNbO Three LiTaO Three , Pb (Mg 1/3 Nb 2/3 ) O Three , (Pb, La) (Zr, Ti) O 2 , (Pb, La) (Hf, Ti) O Three , PbGeO Three , Li 2 GeO Three , MgAl 2 O Four CoFe 2 O Four , (Sr, Ba) Nb 2 O 6 , La 2 Ti 2 O 7 , Nd 2 Ti 2 O 7 , Ba 2 TiSi 12 O 8 , Pb Five Ge Three O 11 , Bi Four Ge Three O 12 , Bi Four Si Three O 12 , Y Three Al Five O 12 , Gd Three Fe Five O 12 , (Gd, Bi) Three Fe Five O 12 , Ba 2 NaNbO 15 , Bi 12 GeO 2 0, Bi 12 SiO 2 0, Ca 12 Al 14 O 33 , LiF, NaF, KF, RbF, CsF, NaCl, KCl, RbCl, CsCl, AgCl, TlCl, CuCl, LiBr, NaBr, KBr, CsBr, AgBr, TlBr, LiI, NaI, KI, CsI, Tl (Br, I ), Tl (Cl, Br), MgF 2 , CaF 2 , SrF 2 , BaF 2 , PbF 2 , Hg 2 Cl 2 , FeF Three , CsPbCl Three , BaMgF Four , BaZnF Four , Na 2 SbF Five LiClO Four ・ 3H 2 O, CdHg (SCN) Four , ZnS, ZnSe, ZnTe, CdS, CdSe, CdTe, α-HgS, PbS, PbSe, EuS, EuSe, GaSe, LiInS 2 , AgGaS 2 , AgGaSe 2 , TlInS 2 , TlInSe 2 , TlGaSe 2 , TlGaS 2 , As 2 S Three , As 2 Se Three , Ag Three AsS Three , Ag Three SbS Three , CdGa 2 S Four , CdCr 2 S Four , Tl Three TaS Four , Tl Three TaSe Four , Tl Three VS Four , Tl Three AsS Four , Tl Three PSe Four , GaP, GaAs, GaN, (Ga, Al) As, Ga (As, P), (InGa) P, (InGa) As, (Ga, Al) Sb, Ga (AsSb), (InGa) (AsP), (GaAl) (AsSb), ZnGeP 2 , CaCO Three , NaNO Three , Α-HIO Three , Α-LiIO Three , KIO 2 F 2 , FeBO Three , Fe Three BO 6 , KB Five O 8 ・ 4H 2 O, BeSO Four ・ 2H 2 O, CuSO Four ・ 5H 2 O, Li 2 SO Four ・ H 2 O, KH 2 PO Four , KD 2 PO Four , NH Four H 2 PO Four , KH 2 AsO Four , KD 2 AsO Four , CsH 2 AsO Four , CsD 2 AsO Four , KTiOPO Four , RbTiOPO Four , (K, Rb) TiOPO Four , PbMoO Four , Β-Gd 2 (MoO Four ) 3, β-Tb 2 (MoO Four ) 3, Pb 2 MoO Five , Bi 2 WO 6 , K 2 MoOS Three ・ KCl, YVO Four , Ca Three (VO Four ) 2 , Pb Five (GeO Four ) (VO Four ) 2 , CO (NH 2 ) 2 , Li (COOH) · H 2 O, Sr (COOH) 2 , (NH Four CH 2 COOH) Three H 2 SO Four , (ND Four CD 2 COOD) Three D 2 SO Four , (NH Four CH 2 COOH) Three H 2 BeF, (NH Four ) 2 C 2 O Four ・ H 2 O, C Four H Three N Three O Four , C Four H 9 NO Three , C 6 H Four (NO 2 ) 2 , C 6 H Four NO 2 Br, C 6 H Four NO 2 Cl, C 6 H Four NO 2 NH 2 , C 6 H Four (NH Four ) OH, C 6 H Four (CO 2 ) 2 HCs, C 6 H Four (CO 2 ) 2 HRb, C 6 H Three NO 2 CH3NH 2 , C 6 H Three CH Three (NH 2 ) 2 , C 6 H 12 O Five ・ H 2 OKH (C 8 H Four O Four ), C Ten H 11 N Three O 6 , [CH 2 ・ CF 2 ] n Can also be used.
[0180]
【The invention's effect】
As described above in detail, the probe according to the present invention includes a light-transmitting substrate and a protrusion formed on the substrate and made of a material having a refractive index higher than that of the substrate. The dimensional accuracy can be improved dramatically.
[0181]
In the probe manufacturing method according to the present invention, a light-transmitting first substrate and an intermediate layer are patterned, and the high-refractive index layer exposed by patterning is etched to form a conical protrusion on the first substrate. Since the portion is formed, the dimensional accuracy at the tip of the protruding portion can be dramatically improved.
[0182]
In another probe manufacturing method according to the present invention, the intermediate layer is patterned, and the GaP layer exposed by patterning is etched to form a cone-shaped projection on the first substrate. The accuracy can be improved dramatically.
[0183]
In another probe manufacturing method according to the present invention, a patterning material is formed on the surface of a low concentration layer, the patterning material is patterned, and the low concentration layer exposed by patterning is etched to form a pattern on the first substrate. Since the conical protrusions are formed on the top, the dimensional accuracy at the tip of the protrusion can be dramatically improved.
[0184]
In another probe manufacturing method to which the present invention is applied, a patterning material is formed on the surface of the n-type Si layer, the patterning material is patterned, and the n-type Si layer exposed by patterning is etched first. Since the conical projection is formed on the substrate, the dimensional accuracy at the tip of the projection can be dramatically improved.
[0185]
In another probe manufacturing method according to the present invention, a patterning material is formed on a surface of a high-concentration p-type Si layer, the patterning material is patterned, and the high-concentration p-type Si layer exposed by patterning is etched. Since the conical protrusion is formed on the first substrate, the dimensional accuracy at the tip of the protrusion can be dramatically improved.
[0186]
The probe array according to the present invention includes a plurality of cone-shaped protrusions formed on a substrate, made of a material having a higher refractive index than that of the substrate, and aligned in the tip position, so that light with high efficiency and high resolution can be obtained. Can be emitted.
[0187]
In the probe array manufacturing method according to the present invention, the intermediate layer is patterned, and the high refractive index layer exposed by patterning is etched to form a plurality of conical projections on the first substrate. It is possible to manufacture a probe array whose height is controlled to be constant in the intermediate layer.
[0188]
In another probe array manufacturing method according to the present invention, the intermediate layer is patterned, and the GaP layer exposed by patterning is etched to form a plurality of conical protrusions on the first substrate. A probe array in which the height of the part is controlled to be constant in the intermediate layer can be manufactured.
[0189]
In another probe array manufacturing method according to the present invention, a patterning material is formed on a surface of a low concentration layer, the patterning material is patterned, and the low concentration layer exposed by patterning is etched to form a first Since a plurality of conical protrusions are formed on the substrate, it is possible to manufacture a probe array in which the height of each protrusion is controlled to be constant with a patterning material.
[0190]
In another probe array manufacturing method according to the present invention, a patterning material is formed on the surface of an n-type Si layer, the patterning material is patterned, and the n-type Si layer exposed by patterning is etched first. Since a plurality of conical projections are formed on the substrate, a probe array in which the height of each projection is controlled to be constant by the height of the patterning material can be manufactured.
[0191]
In another probe array manufacturing method according to the present invention, a patterning material is formed on the surface of a high-concentration p-type Si layer, the patterning material is patterned, and the high-concentration p-type Si layer exposed by patterning is formed. Since a plurality of conical protrusions are formed on the first substrate by etching, a probe array in which the height of each protrusion is controlled to be constant by the height of the patterning material can be manufactured.
[Brief description of the drawings]
1A is a plan view of a probe array to which the present invention is applied, and FIG. 1B is a cross-sectional view of the probe array to which the present invention is applied.
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a Si protrusion provided in a probe array to which the present invention is applied.
FIG. 3 is a cross-sectional view of an SOI substrate prepared when manufacturing a probe array to which the present invention is applied.
FIG. 4 is a cross-sectional view for explaining that an SOI substrate and a glass substrate are anode-connected when a probe array to which the present invention is applied is manufactured.
FIG. 5 shows an example of a method for manufacturing a probe array to which the present invention is applied. 2 It is sectional drawing for demonstrating patterning with respect to a layer.
FIG. 6 is a cross-sectional view for explaining that a Si protrusion and a bank are manufactured by etching an SOI wafer when manufacturing a probe array to which the present invention is applied.
FIG. 7 is a side view showing a manufacturing process when an Si wafer is formed by etching an SOI wafer when manufacturing a probe array to which the present invention is applied, and FIG. (B) is the shape of the active layer after 360 seconds from the start of etching, (c) is the shape of the active layer after 540 seconds from the start of etching, and (d) is 750 seconds from the start of etching. The shape of the active layer after progress is shown.
FIG. 8 is a cross-sectional view for explaining that a metal layer is formed on an SOI wafer and a glass substrate when a probe array to which the present invention is applied is manufactured.
FIG. 9 is a cross-sectional view of a probe array to which the present invention is applied.
FIG. 10 is a side view when forming an Si protrusion having a plurality of slopes by etching an SOI wafer when manufacturing a probe array to which the present invention is applied; FIG. (B) is the shape of the active layer after 150 sec from the start of etching, (c) is the shape of the active layer after 405 sec from the start of etching, and (d) is 483 sec after the start of etching. The shape of the active layer after progress is shown.
11A shows the relationship between the core diameter of the optical fiber probe and the equivalent refractive index, and FIG. 11B shows the relationship between the core diameter of the optical fiber probe and the spot diameter.
FIG. 12 is a diagram showing the relationship between the detection position of the optical fiber probe and the electric field intensity.
FIG. 13 is a diagram showing the relationship between the core diameter of the optical fiber probe, the electric field strength, and the spot diameter.
FIG. 14 is a process diagram showing another example when producing a probe array or a single probe to which the present invention is applied.
15A is a view showing a measuring device for measuring the light efficiency of a probe array to which the present invention is applied, and FIG. 15B is a drawing showing a measuring device for measuring the light efficiency of an optical fiber probe. FIG.
FIG. 16 shows the relationship between the detection position of near-field light generated by the optical fiber probe and the light intensity by a solid line A, and shows the relationship between the detection position of light detected by the probe array to which the present invention is applied and the light intensity by a dotted line. FIG.
FIGS. 17A and 17B are diagrams illustrating a method of manufacturing a probe array using GaP, in which FIG. 17A illustrates bonding a single crystal GaP wafer to a single crystal Si wafer, and FIG. It is a figure which shows joining a crystalline GaP wafer, (c) is a figure which shows removing a single crystal Si wafer, (d) is SiO 2 It is a figure which shows forming a pattern on a single crystal GaP wafer, (e) is a figure which shows forming a GaP projection part, (f) is SiO 2 It is a figure which shows removing a pattern, (g) is a figure which shows forming a metal layer.
18A and 18B are diagrams showing a method of manufacturing a probe array using a Si wafer other than an SOI substrate, wherein FIG. 18A is a diagram showing a substrate in which an n-type Si layer is formed on a p-type Si layer; (b) is a diagram showing anodic bonding so that the glass substrate and the surface of the n-type Si layer are in contact with each other, (c) is a diagram showing etching after removing the p-type Si layer, d) is a diagram showing that a pattern forming layer is formed on the surface of the n-type Si layer, (e) is a diagram showing that a pattern is formed on the n-type Si layer, and (f) is a diagram showing etching. (G) is a diagram showing removal of a pattern remaining on the Si projection, and (h) shows that a metal layer is formed on the glass substrate. FIG.
FIG. 19 is a diagram showing an etching apparatus for realizing electrochemical etching.
FIG. 20 is a view for explaining still another example when manufacturing a probe array to which the present invention is applied, and (a) shows a substrate in which a low concentration Si layer is formed on a high concentration Si layer. It is a figure which shows anodic bonding so that a glass substrate and the surface of a low concentration Si layer may touch, and (c) shows performing etching after removing a high concentration Si layer. (D) is a figure showing forming a pattern formation layer on the surface of a low concentration Si layer, (e) is a figure showing forming a pattern on a low concentration Si layer, (f) is a figure which shows forming Si protrusion part by etching, (g) is a figure which shows removing a pattern, (h) is a figure which shows forming a metal layer. .
FIG. 21 is a view for explaining still another example when manufacturing a probe array to which the present invention is applied, in which FIG. 21A is a substrate in which a high-concentration p-type Si layer is formed on an n-type Si layer; (B) is a diagram showing anodic bonding so that the glass substrate and the surface of the high-concentration p-type Si layer are in contact with each other, and (c) is an etching process after removing the n-type Si layer. (D) is a diagram showing that a pattern forming layer is formed on the surface of the high-concentration p-type Si layer, and (e) is a diagram showing that a pattern is formed on the high-concentration p-type Si layer. (F) is a diagram showing that a Si protrusion is formed, (g) is a diagram showing that a pattern is removed, and (h) is that a metal layer is formed. FIG.
22A and 22B are diagrams showing another example of a probe array to which the present invention is applied, in which FIG. 22A is a plan view and FIG. 22B is a side view.
FIG. 23 is a side view showing another example of a probe array to which the present invention is applied.
24A and 24B are diagrams showing another example of a probe array to which the present invention is applied, in which FIG. 24A is a plan view and FIG. 24B is a side view.
25 is a diagram showing the relationship between the mark length when recording on the optical disk by the probe array shown in FIG. 24 and the CN ratio when reproducing.
26A and 26B are diagrams showing another example of a probe array to which the present invention is applied, in which FIG. 26A is a plan view and FIG. 26B is a side view.
FIG. 27 is a block diagram showing a jump amount measuring apparatus for measuring the jump amount of the probe array.
FIG. 28 is a diagram showing the jump amount of the probe array to which the present invention shown in FIGS. 24 and 25 is applied.
FIG. 29 is a cross-sectional view of a concave array used when a conventional probe array is manufactured.
FIG. 30 is a cross-sectional view of a concave array used when a conventional probe array is manufactured.
[Explanation of symbols]
1 probe array, 2 glass substrate, 3 Si protrusion, 10 SOI substrate, 11 SOI wafer, 12 SiO 2 Layer, 13 Si support substrate, 14 glass substrate

Claims (148)

光透過性を有する第1の基板と、上記第1の基板よりも屈折率が高い高屈折率層、上記高屈折率層上に積層された中間層、上記中間層上に積層された支持層からなる第2の基板と、を上記第1の基板と上記高屈折率層とを接触させて接合し、
上記第2の基板に含まれる支持層を除去し、
上記支持層を除去して露呈した上記中間層をパターニングし、
パターニングして露呈した上記高屈折率層をエッチングして第1の基板上に錐状の突起部を形成し、
上記パターニングされた中間層を除去して、第1の基板上に高屈折率層からなる錐状の突起部を備えるプローブを作製することを特徴とするプローブの製造方法。
A first substrate having optical transparency, a high refractive index layer having a refractive index higher than that of the first substrate, an intermediate layer laminated on the high refractive index layer, and a support layer laminated on the intermediate layer A second substrate comprising: the first substrate and the high refractive index layer in contact with each other; and
Removing the support layer contained in the second substrate,
Patterning the intermediate layer exposed by removing the support layer,
Etching the high refractive index layer exposed by patterning to form a cone-shaped protrusion on the first substrate,
A method of manufacturing a probe, comprising: removing a patterned intermediate layer; and manufacturing a probe having a conical protrusion formed of a high refractive index layer on a first substrate.
上記第2の基板は、上記高屈折率層がSiであって、上記中間層がSiO2であることを特徴とする請求項1記載のプローブの製造方法。The second substrate, the high refractive index layer is a Si, the production method according to claim 1, wherein the probe said intermediate layer being a SiO 2. 上記第2の基板は、上記高屈折率層がGaP層であって、上記中間層がSiO2であることを特徴とする請求項1記載のプローブの製造方法。The second substrate, the high refractive index layer is a GaP layer, the manufacturing method according to claim 1, wherein the probe said intermediate layer being a SiO 2. 上記第2の基板は、上記高屈折率層が単結晶材料であって、上記中間層がSiO2であって、上記支持基板がSiであることを特徴とする請求項1記載のプローブの製造方法。2. The probe manufacturing method according to claim 1, wherein the high refractive index layer is a single crystal material, the intermediate layer is SiO 2 , and the support substrate is Si. Method. 上記第2の基板は、上記高屈折率層が単結晶Siであって、上記中間層がSiO2であって、上記支持層がSiであることを特徴とする請求項1記載のプローブの製造方法。2. The probe manufacturing method according to claim 1, wherein the high refractive index layer is monocrystalline Si, the intermediate layer is SiO 2 , and the support layer is Si. Method. 上記エッチングを行うに際して、外壁に複数のテーパ角度を有するように突起部を形成することを特徴とする請求項1記載のプローブの製造方法。  2. The method of manufacturing a probe according to claim 1, wherein when the etching is performed, the protrusion is formed on the outer wall so as to have a plurality of taper angles. 上記エッチングを行うに際して、突起部の高さと同じ高さを有し、上記突起部の周囲を囲む位置に配されたバンク部を更に形成することを特徴とする請求項1記載のプローブの製造方法。  The probe manufacturing method according to claim 1, further comprising: forming a bank portion having a height equal to a height of the protruding portion and arranged at a position surrounding the periphery of the protruding portion when performing the etching. . 同一の高屈折率層にエッチングを行って、上記突起部と同じ材料からなり、上記突起部の周囲を囲む位置に配されたバンク部を更に形成することを特徴とする請求項1記載のプローブの製造方法。  2. The probe according to claim 1, wherein the same high refractive index layer is etched to further form a bank portion made of the same material as that of the protrusion and disposed at a position surrounding the periphery of the protrusion. Manufacturing method. 上記突起部の先端側に、情報を記録する回転型記録媒体が配されるプローブの製造方法であって、
上記エッチングを行うに際して、上記突起部の周囲を囲む位置に配され、上記回転型記録媒体が回転することで発生する空気流の流出側に開口を設けたバンク部を更に形成することを特徴とする請求項1記載のプローブの製造方法。
A method of manufacturing a probe in which a rotary recording medium for recording information is arranged on the tip side of the protrusion,
When performing the etching, it is further characterized in that a bank portion is provided which is disposed at a position surrounding the periphery of the protrusion and has an opening on the outflow side of the air flow generated when the rotary recording medium rotates. The method of manufacturing a probe according to claim 1.
上記エッチングを行うに際して、回転型記録媒体退出側の端部に、上記第1の基板の回転型記録媒体進入側から上記第1の基板の回転型記録媒体退出側に向かって傾斜したテーパ部を有するバンク部を形成することを特徴とする請求項9記載のプローブの製造方法。  When performing the etching, a tapered portion that is inclined from the rotary recording medium entry side of the first substrate toward the rotary recording medium exit side of the first substrate is formed at the end of the rotary recording medium exit side. The probe manufacturing method according to claim 9, wherein the bank portion is formed. 上記エッチングを行うに際して、回転型記録媒体進入側のバンクに、上記第1の基板の回転型記録媒体進入側から上記第1の基板の回転型記録媒体退出側に向かって傾斜したテーパ部を有するバンク部を形成することを特徴とする請求項9記載のプローブの製造方法。  When performing the etching, the bank on the rotary recording medium entry side has a tapered portion inclined from the rotary recording medium entry side of the first substrate toward the rotary recording medium exit side of the first substrate. The probe manufacturing method according to claim 9, wherein a bank portion is formed. 上記エッチングを行うに際して、回転型記録媒体進入方向と略平行なバンクに、回転型記録媒体の径方向に傾斜したテーパ部を有するバンク部を形成することを特徴とする請求項9記載のプローブの製造方法。  10. The probe according to claim 9, wherein when performing the etching, a bank portion having a tapered portion inclined in the radial direction of the rotary recording medium is formed in a bank substantially parallel to the direction in which the rotary recording medium enters. Production method. 厚さ、屈折率及び光を入射する光学素子の開口数に基づいて上記基板の回転型記録媒体退出側の端部と上記突起部の先端との長さが決定される第1の基板を用いることを特徴とする請求項9記載のプローブの製造方法。  A first substrate is used in which the length of the end of the substrate on the exit side of the rotary recording medium and the tip of the protrusion is determined based on the thickness, the refractive index, and the numerical aperture of the optical element through which light enters. The probe manufacturing method according to claim 9. 上記突起部の先端側に、情報を記録する回転型記録媒体が配されるプローブの製造方法であって、
同一の高屈折率層にエッチングを行って、上記突起部と、上記突起部の周囲を囲む位置に配されたバンク部と、回転型記録媒体と接するパッド部とを上記第1の基板の回転型記録媒体対向面に形成することを特徴とする請求項1記載のプローブの製造方法。
A method of manufacturing a probe in which a rotary recording medium for recording information is arranged on the tip side of the protrusion,
The same high refractive index layer is etched so that the protrusion, the bank disposed around the protrusion, and the pad contacting the rotary recording medium are rotated by the first substrate. 2. The method of manufacturing a probe according to claim 1, wherein the probe is formed on a surface facing the mold recording medium.
上記エッチングを行うに際して、上記第1の基板の回転型記録媒体の進入端と回転型記録媒体の退出端との間の中心位置、若しくは中心位置から全体長さを1としたときの±0.1の範囲の位置に上記パッド部を形成することを特徴とする請求項14記載のプローブの製造方法。  When performing the etching, the center position between the entry end of the rotary recording medium and the exit end of the rotary recording medium of the first substrate, or ± 0. The probe manufacturing method according to claim 14, wherein the pad portion is formed at a position within a range of one. 上記中間層を除去した後、上記突起部及び基板の突起部形成面、或いは上記突起部のみに遮光膜を形成することを特徴とする請求項1記載のプローブの製造方法。  2. The method of manufacturing a probe according to claim 1, wherein after the intermediate layer is removed, a light-shielding film is formed only on the protrusion and the protrusion formation surface of the substrate, or only on the protrusion. 上記中間層を除去した後、上記突起部の傾斜面及び基板の突起部形成面、或いは突起部の傾斜面のみに遮光膜を形成することを特徴とする請求項1記載のプローブの製造方法。  2. The method of manufacturing a probe according to claim 1, wherein after the intermediate layer is removed, a light shielding film is formed only on the inclined surface of the protruding portion and the protruding portion forming surface of the substrate or the inclined surface of the protruding portion. 上記中間層をパターニングするに際して、作製する突起部の先端位置上の中間層を所定の厚さとし、突起部の先端位置上以外の中間層を所定の厚さ以下の厚さとすることを特徴とする請求項1記載のプローブの製造方法。  When patterning the intermediate layer, the intermediate layer on the tip position of the protrusion to be manufactured has a predetermined thickness, and the intermediate layer other than on the tip position of the protrusion has a predetermined thickness or less. The method for producing a probe according to claim 1. 光透過性を有する第1の基板と、支持層、上記支持層上に形成された中間層、上記中間層上に形成され上記第1の基板より屈折率が高いGaP層からなる第2の基板と、を上記第1の基板と上記GaP層とを接触させて接合し、
上記第2の基板に含まれる支持層を除去し、
上記支持層を除去して露呈した上記中間層をパターニングし、
パターニングして露呈した上記GaP層をエッチングして第1の基板上に錐状の突起部を形成し、
上記パターニングされた中間層を除去して、第1の基板上に該第1の基板より屈折率が高いGaP層からなる錐状の突起部を備えるプローブを作製することを特徴とするプローブの製造方法。
A first substrate having light transparency, a support layer, an intermediate layer formed on the support layer, and a second substrate formed on the intermediate layer and having a higher refractive index than the first substrate. And bonding the first substrate and the GaP layer in contact with each other,
Removing the support layer contained in the second substrate,
Patterning the intermediate layer exposed by removing the support layer,
Etching the GaP layer exposed by patterning to form a cone-shaped protrusion on the first substrate,
Manufacturing the probe, wherein the patterned intermediate layer is removed, and a probe having a conical protrusion made of a GaP layer having a refractive index higher than that of the first substrate is formed on the first substrate. Method.
上記エッチングを行うに際して、外壁に複数のテーパ角度を有するように突起部を形成することを特徴とする請求項19記載のプローブの製造方法。  20. The method for manufacturing a probe according to claim 19, wherein when performing the etching, the protrusion is formed so as to have a plurality of taper angles on the outer wall. 上記エッチングを行うに際して、突起部の高さと同じ高さを有し、上記突起部の周囲を囲む位置に配されたバンク部を更に形成することを特徴とする請求項19記載のプローブの製造方法。  20. The method of manufacturing a probe according to claim 19, further comprising forming a bank portion having a height the same as a height of the protruding portion and disposed at a position surrounding the periphery of the protruding portion when performing the etching. . 同一のGaP層にエッチングを行って、上記突起部と同じ材料からなり、上記突起部の周囲を囲む位置に配されたバンク部を更に形成することを特徴とする請求項19記載のプローブの製造方法。  20. The probe manufacturing method according to claim 19, wherein the same GaP layer is etched to further form a bank portion made of the same material as the protruding portion and disposed at a position surrounding the protruding portion. Method. 上記突起部の先端側に、情報を記録する回転型記録媒体が配されるプローブの製造方法であって、
上記エッチングを行うに際して、上記突起部の周囲を囲む位置に配され、上記回転型記録媒体が回転することで発生する空気流の流出側に開口を設けたバンク部を更に形成することを特徴とする請求項19記載のプローブの製造方法。
A method of manufacturing a probe in which a rotary recording medium for recording information is arranged on the tip side of the protrusion,
When performing the etching, it is further characterized in that a bank portion is provided which is disposed at a position surrounding the periphery of the protruding portion and provided with an opening on the outflow side of the air flow generated when the rotary recording medium rotates. The method of manufacturing a probe according to claim 19.
上記エッチングを行うに際して、回転型記録媒体退出側の端部に、上記第1の基板の回転型記録媒体進入側から上記第1の基板の回転型記録媒体退出側に向かって傾斜したテーパ部を有するバンク部を形成することを特徴とする請求項23記載のプローブの製造方法。  When performing the etching, a tapered portion that is inclined from the rotary recording medium entry side of the first substrate toward the rotary recording medium exit side of the first substrate is formed at the end of the rotary recording medium exit side. The probe manufacturing method according to claim 23, wherein a bank portion is formed. 上記エッチングを行うに際して、回転型記録媒体進入側のバンクに、上記第1の基板の回転型記録媒体進入側から上記第1の基板の回転型記録媒体退出側に向かって傾斜したテーパ部を有するバンク部を形成することを特徴とする請求項23記載のプローブの製造方法。  When performing the etching, the bank on the rotary recording medium entry side has a tapered portion inclined from the rotary recording medium entry side of the first substrate toward the rotary recording medium exit side of the first substrate. The probe manufacturing method according to claim 23, wherein a bank portion is formed. 上記エッチングを行うに際して、回転型記録媒体進入方向と略平行なバンクに、回転型記録媒体の径方向に傾斜したテーパ部を有するバンク部を形成することを特徴とする請求項23記載のプローブの製造方法。  24. The probe according to claim 23, wherein when performing the etching, a bank portion having a tapered portion inclined in the radial direction of the rotary recording medium is formed in a bank substantially parallel to the direction in which the rotary recording medium enters. Production method. 厚さ、屈折率及び光を入射する光学素子の開口数に基づいて上記基板の回転型記録媒体退出側の端部と上記突起部の先端との長さが決定される第1の基板を用いることを特徴とする請求項23記載のプローブの製造方法。  A first substrate is used in which the length of the end of the substrate on the exit side of the rotary recording medium and the tip of the protrusion is determined based on the thickness, the refractive index, and the numerical aperture of the optical element through which light enters. The method for manufacturing a probe according to claim 23. 上記突起部の先端側に、情報を記録する回転型記録媒体が配されるプローブの製造方法であって、
同一のGaP層にエッチングを行って、上記突起部と、上記突起部の周囲を囲む位置に配されたバンク部と、回転型記録媒体と接するパッド部とを上記第1の基板の回転型記録媒体対向面に形成することを特徴とする請求項19記載のプローブの製造方法。
A method of manufacturing a probe in which a rotary recording medium for recording information is arranged on the tip side of the protrusion,
The same GaP layer is etched, and the protrusion, the bank portion disposed around the protrusion, and the pad portion in contact with the rotary recording medium are connected to the rotary recording medium of the first substrate. The method of manufacturing a probe according to claim 19, wherein the probe is formed on a medium facing surface.
上記エッチングを行うに際して、上記第1の基板の回転型記録媒体の進入端と回転型記録媒体の退出端との間の中心位置、若しくは中心位置から全体長さを1としたときの±0.1の範囲の位置に上記パッド部を形成することを特徴とする請求項28記載のプローブの製造方法。  When performing the etching, the center position between the entry end of the rotary recording medium and the exit end of the rotary recording medium of the first substrate, or ± 0. 29. The probe manufacturing method according to claim 28, wherein the pad portion is formed at a position within a range of one. 上記中間層を除去した後、上記突起部及び基板の突起部形成面、或いは上記突起部のみに遮光膜を形成することを特徴とする請求項19記載のプローブの製造方法。  20. The probe manufacturing method according to claim 19, wherein after the intermediate layer is removed, a light shielding film is formed only on the protrusion and the protrusion formation surface of the substrate, or only on the protrusion. 上記中間層を除去した後、上記突起部の傾斜面及び基板の突起部形成面、或いは突起部の傾斜面のみに遮光膜を形成することを特徴とする請求項19記載のプローブの製造方法。  20. The method of manufacturing a probe according to claim 19, wherein after the intermediate layer is removed, a light shielding film is formed only on the inclined surface of the protruding portion and the protruding portion forming surface of the substrate or the inclined surface of the protruding portion. 上記中間層をパターニングするに際して、作製する突起部の先端位置上の上記中間層を所定の厚さとし、突起部の先端位置上以外の上記中間層を所定の厚さ以下の厚さとすることを特徴とする請求項19記載のプローブの製造方法。  When patterning the intermediate layer, the intermediate layer on the tip position of the protrusion to be manufactured has a predetermined thickness, and the intermediate layer other than on the tip position of the protrusion has a predetermined thickness or less. The method for producing a probe according to claim 19. 光透過性を有する第1の基板と、上記第1の基板よりも屈折率が高く所定量の不純物が混入した低濃度層、前記所定量の不純物よりも多い不純物が混入した高濃度層からなる第2の基板と、を上記第1の基板と上記低濃度層とを接触させて接合し、
上記第2の基板に含まれる高濃度層を除去し、
上記高濃度層を除去して露呈した上記低濃度層の表面にパターニング用材料を形成して当該パターニング用材料をパターニングし、パターニングして露呈した上記低濃度層をエッチングして第1の基板上に錐状の突起部を形成し、
上記パターニングされたパターニング用材料を除去して、第1の基板上に低濃度層からなる錐状の突起部を備えるプローブを作製することを特徴とするプローブの製造方法。
A first substrate having optical transparency, a low concentration layer having a refractive index higher than that of the first substrate and mixed with a predetermined amount of impurities, and a high concentration layer mixed with impurities larger than the predetermined amount of impurities. A second substrate is bonded to the first substrate by contacting the low-concentration layer;
Removing the high concentration layer contained in the second substrate;
A patterning material is formed on the surface of the low concentration layer exposed by removing the high concentration layer, the patterning material is patterned, and the low concentration layer exposed by patterning is etched to form a pattern on the first substrate. A conical protrusion is formed on the
A method for producing a probe, comprising: removing a patterned material for patterning, and producing a probe having a conical projection formed of a low-concentration layer on a first substrate.
上記エッチングを行うに際して、外壁に複数のテーパ角度を有するように突起部を形成することを特徴とする請求項33記載のプローブの製造方法。  34. The method of manufacturing a probe according to claim 33, wherein when performing the etching, the protrusion is formed so as to have a plurality of taper angles on the outer wall. 上記エッチングを行うに際して、突起部の高さと同じ高さを有し、上記突起部の周囲を囲む位置に配されたバンク部を更に形成することを特徴とする請求項33記載のプローブの製造方法。  34. The method of manufacturing a probe according to claim 33, further comprising forming a bank portion having a height equal to a height of the protruding portion and disposed at a position surrounding the periphery of the protruding portion when performing the etching. . 同一の低濃度層にエッチングを行って、上記突起部と同じ材料からなり、上記突起部の周囲を囲む位置に配されたバンク部を更に形成することを特徴とする請求項33記載のプローブの製造方法。  34. The probe according to claim 33, wherein the same low concentration layer is etched to further form a bank portion made of the same material as the protrusion and disposed at a position surrounding the periphery of the protrusion. Production method. 上記突起部の先端側に、情報を記録する回転型記録媒体が配されるプローブの製造方法であって、
上記エッチングを行うに際して、上記突起部の周囲を囲む位置に配され、上記回転型記録媒体が回転することで発生する空気流の流出側に開口を設けたバンク部を更に形成することを特徴とする請求項33記載のプローブの製造方法。
A method of manufacturing a probe in which a rotary recording medium for recording information is arranged on the tip side of the protrusion,
When performing the etching, it is further characterized in that a bank portion is provided which is disposed at a position surrounding the periphery of the protruding portion and provided with an opening on the outflow side of the air flow generated when the rotary recording medium rotates. A method for manufacturing a probe according to claim 33.
上記エッチングを行うに際して、回転型記録媒体退出側の端部に、上記第1の基板の回転型記録媒体進入側から上記第1の基板の回転型記録媒体退出側に向かって傾斜したテーパ部を有するバンク部を形成することを特徴とする請求項37記載のプローブの製造方法。  When performing the etching, a tapered portion that is inclined from the rotary recording medium entry side of the first substrate toward the rotary recording medium exit side of the first substrate is formed at the end of the rotary recording medium exit side. 38. The method of manufacturing a probe according to claim 37, wherein the bank portion is formed. 上記エッチングを行うに際して、回転型記録媒体進入側のバンクに、上記第1の基板の回転型記録媒体進入側から上記第1の基板の回転型記録媒体退出側に向かって傾斜したテーパ部を有するバンク部を形成することを特徴とする請求項37記載のプローブの製造方法。  When performing the etching, the bank on the rotary recording medium entry side has a tapered portion inclined from the rotary recording medium entry side of the first substrate toward the rotary recording medium exit side of the first substrate. 38. The probe manufacturing method according to claim 37, wherein a bank portion is formed. 上記エッチングを行うに際して、回転型記録媒体進入方向と略平行なバンクに、回転型記録媒体の径方向に傾斜したテーパ部を有するバンク部を形成することを特徴とする請求項37記載のプローブの製造方法。  38. The probe according to claim 37, wherein when performing the etching, a bank portion having a tapered portion inclined in the radial direction of the rotary recording medium is formed in a bank substantially parallel to the direction in which the rotary recording medium enters. Production method. 厚さ、屈折率及び光を入射する光学素子の開口数に基づいて上記基板の回転型記録媒体退出側の端部と上記突起部の先端との長さが決定される第1の基板を用いることを特徴とする請求項37記載のプローブの製造方法。  A first substrate is used in which the length of the end of the substrate on the exit side of the rotary recording medium and the tip of the protrusion is determined based on the thickness, the refractive index, and the numerical aperture of the optical element through which light enters. 38. The method of manufacturing a probe according to claim 37. 上記突起部の先端側に、情報を記録する回転型記録媒体が配されるプローブの製造方法であって、
同一の低濃度層にエッチングを行って、上記突起部と、上記突起部の周囲を囲む位置に配されたバンク部と、回転型記録媒体と接するパッド部とを上記第1の基板の回転型記録媒体対向面に形成することを特徴とする請求項33載のプローブの製造方法。
A method of manufacturing a probe in which a rotary recording medium for recording information is arranged on the tip side of the protrusion,
Etching is performed on the same low-concentration layer so that the protrusion, the bank disposed around the periphery of the protrusion, and the pad that is in contact with the rotary recording medium are rotated on the first substrate. 34. The method of manufacturing a probe according to claim 33, wherein the probe is formed on a recording medium facing surface.
上記エッチングを行うに際して、上記第1の基板の回転型記録媒体の進入端と回転型記録媒体の退出端との間の中心位置、若しくは中心位置から全体長さを1としたときの±0.1の範囲の位置に上記パッド部を形成することを特徴とする請求項42記載のプローブの製造方法。  When performing the etching, the center position between the entry end of the rotary recording medium and the exit end of the rotary recording medium of the first substrate, or ± 0. 43. The probe manufacturing method according to claim 42, wherein the pad portion is formed at a position within a range of one. 上記パターニング用材料を除去した後、上記突起部及び基板の突起部形成面、或いは上記突起部のみに遮光膜を形成することを特徴とする請求項33記載のプローブの製造方法。  34. The probe manufacturing method according to claim 33, wherein after the patterning material is removed, a light shielding film is formed only on the protrusion and the protrusion formation surface of the substrate, or only on the protrusion. 上記パターニング用材料を除去した後、上記突起部の傾斜面及び基板の突起部形成面、或いは突起部の傾斜面のみに遮光膜を形成することを特徴とする請求項33記載のプローブの製造方法。  34. The probe manufacturing method according to claim 33, wherein after the patterning material is removed, a light shielding film is formed only on the inclined surface of the protruding portion and the protruding portion forming surface of the substrate, or only on the inclined surface of the protruding portion. . 上記パターニング用材料を形成するに際して、作製する突起部の先端位置上を所定の厚さとし、突起部の先端位置上以外を所定の厚さ以下の厚さとすることを特徴とする請求項33記載のプローブの製造方法。  34. The method according to claim 33, wherein, when forming the patterning material, a thickness on a tip position of a projection to be manufactured is set to a predetermined thickness, and a thickness other than on the tip position of the projection is set to a predetermined thickness or less. Probe manufacturing method. 光透過性を有する第1の基板と、上記第1の基板よりも屈折率の高いn型Si層とp型Si層からなる第2の基板と、を上記第1の基板と上記n型Si層とを接触させて接合し、
上記第2の基板に含まれるp型Si層を除去し、
上記p型Si層を除去して露呈した上記n型Si層の表面にパターニング用材料を形成して当該パターニング用材料をパターニングし、
パターニングして露呈した上記n型Si層をエッチングして第1の基板上に錐状の突起部を形成し、
上記パターニングされたパターニング用材料を除去して、第1の基板上にn型Si層からなる錐状の突起部を備えるプローブを作製することを特徴とするプローブの製造方法。
A first substrate having light transmissivity, and a second substrate comprising an n-type Si layer and a p-type Si layer having a higher refractive index than the first substrate, and the first substrate and the n-type Si. The layers are brought into contact and bonded,
Removing the p-type Si layer contained in the second substrate;
Forming a patterning material on the surface of the n-type Si layer exposed by removing the p-type Si layer, and patterning the patterning material;
Etching the n-type Si layer exposed by patterning to form a cone-shaped protrusion on the first substrate,
A method for producing a probe, comprising: removing a patterned material for patterning, and producing a probe having a cone-shaped protrusion formed of an n-type Si layer on a first substrate.
上記エッチングを行うに際して、外壁に複数のテーパ角度を有するように突起部を形成することを特徴とする請求項47記載のプローブの製造方法。  48. The method of manufacturing a probe according to claim 47, wherein, when performing the etching, a protrusion is formed on the outer wall so as to have a plurality of taper angles. 上記エッチングを行うに際して、上記突起部の高さと同じ高さを有し、上記突起部の周囲を囲む位置に配されたバンク部を更に形成することを特徴とする請求項47記載のプローブの製造方法。  48. The probe manufacturing method according to claim 47, wherein, when performing the etching, a bank portion having the same height as the protrusion portion and disposed at a position surrounding the periphery of the protrusion portion is further formed. Method. 同一のn型Si層にエッチングを行って、上記突起部と同じ材料からなり、上記突起部の周囲を囲む位置に配されたバンク部を更に形成することを特徴とする請求項47記載のプローブの製造方法。  48. The probe according to claim 47, wherein the same n-type Si layer is etched to further form a bank portion made of the same material as the protrusion and disposed around the periphery of the protrusion. Manufacturing method. 上記突起部の先端側に、情報を記録する回転型記録媒体が配されるプローブの製造方法であって、
上記エッチングを行うに際して、上記突起部の周囲を囲む位置に配され、上記回転型記録媒体が回転することで発生する空気流の流出側に開口を設けたバンク部を更に形成することを特徴とする請求項47記載のプローブの製造方法。
A method of manufacturing a probe in which a rotary recording medium for recording information is arranged on the tip side of the protrusion,
When performing the etching, it is further characterized in that a bank portion is provided which is disposed at a position surrounding the periphery of the protrusion and has an opening on the outflow side of the air flow generated when the rotary recording medium rotates. 48. A method of manufacturing a probe according to claim 47.
上記エッチングを行うに際して、回転型記録媒体退出側の端部に、上記第1の基板の回転型記録媒体進入側から上記第1の基板の回転型記録媒体退出側に向かって傾斜したテーパ部を有するバンク部を形成することを特徴とする請求項51記載のプローブの製造方法。  When performing the etching, a tapered portion that is inclined from the rotary recording medium entry side of the first substrate toward the rotary recording medium exit side of the first substrate is formed at the end of the rotary recording medium exit side. 52. The method of manufacturing a probe according to claim 51, wherein the bank portion is formed. 上記エッチングを行うに際して、回転型記録媒体進入側のバンクに、上記第1の基板の回転型記録媒体進入側から上記第1の基板の回転型記録媒体退出側に向かって傾斜したテーパ部を有するバンク部を形成することを特徴とする請求項51記載のプローブの製造方法。  When performing the etching, the bank on the rotary recording medium entry side has a tapered portion inclined from the rotary recording medium entry side of the first substrate toward the rotary recording medium exit side of the first substrate. 52. The method of manufacturing a probe according to claim 51, wherein a bank portion is formed. 上記エッチングを行うに際して、回転型記録媒体進入方向と略平行なバンクに、回転型記録媒体の径方向に傾斜したテーパ部を有するバンク部を形成することを特徴とする請求項51記載のプローブの製造方法。  52. The probe according to claim 51, wherein when performing the etching, a bank portion having a tapered portion inclined in the radial direction of the rotary recording medium is formed in a bank substantially parallel to the direction in which the rotary recording medium enters. Production method. 厚さ、屈折率及び光を入射する光学素子の開口数に基づいて上記基板の回転型記録媒体退出側の端部と上記突起部の先端との長さが決定される第1の基板を用いることを特徴とする請求項51記載のプローブの製造方法。  A first substrate is used in which the length of the end of the substrate on the exit side of the rotary recording medium and the tip of the protrusion is determined based on the thickness, the refractive index, and the numerical aperture of the optical element through which light enters. 52. The probe manufacturing method according to claim 51, wherein: 上記突起部の先端側に、情報を記録する回転型記録媒体が配されるプローブの製造方法であって、
同一のn型Si層にエッチングを行って、上記突起部と、上記突起部の周囲を囲む位置に配されたバンク部と、回転型記録媒体と接するパッド部とを上記第1の基板の回転型記録媒体対向面に形成することを特徴とする請求項47記載のプローブの製造方法。
A method of manufacturing a probe in which a rotary recording medium for recording information is arranged on the tip side of the protrusion,
The same n-type Si layer is etched to rotate the first substrate so that the protrusion, the bank disposed around the protrusion, and the pad in contact with the rotary recording medium are rotated. 48. The method of manufacturing a probe according to claim 47, wherein the probe is formed on a surface facing the mold recording medium.
上記エッチングを行うに際して、上記第1 の基板の回転型記録媒体の進入端と回転型記録媒体の退出端との間の中心位置、若しくは中心位置から全体長さを1としたときの±0.1の範囲の位置に上記パッド部を形成することを特徴とする請求項56記載のプローブの製造方法。  When performing the etching, the center position between the entry end of the rotary recording medium and the exit end of the rotary recording medium of the first substrate, or ± 0. 57. The probe manufacturing method according to claim 56, wherein the pad portion is formed at a position within a range of one. 上記パターニング用材料を除去した後、上記突起部及び基板の突起部形成面、或いは上記突起部のみに遮光膜を形成することを特徴とする請求項47記載のプローブの製造方法。  48. The probe manufacturing method according to claim 47, wherein after the patterning material is removed, a light shielding film is formed only on the protrusion and the protrusion formation surface of the substrate, or only on the protrusion. 上記パターニング用材料を除去した後、上記突起部の傾斜面及び上記第1の基板の突起部形成面、或いは突起部の傾斜面のみに遮光膜を形成することを特徴とする請求項47記載のプローブの製造方法。  48. The light-shielding film is formed only on the inclined surface of the protruding portion and the protruding portion forming surface of the first substrate, or the inclined surface of the protruding portion after removing the patterning material. Probe manufacturing method. 上記パターニング用材料を形成するに際して、作製する突起部の先端位置上を所定の厚さとし、突起部の先端位置上以外を所定の厚さ以下の厚さとすることを特徴とする請求項47記載のプローブの製造方法。  48. The method according to claim 47, wherein when the patterning material is formed, a thickness on a tip position of a projection to be manufactured is set to a predetermined thickness, and a thickness other than on the tip position of the projection is set to a predetermined thickness or less. Probe manufacturing method. 光透過性を有する第1の基板と、上記第1の基板よりも屈折率の高い高濃度p型Si層とn型Si層からなる第2の基板と、を上記第1の基板と上記高濃度p型Si層とを接触させて接合し、
上記第2の基板に含まれるn型Si層を除去し、
上記n型Si層を除去して露呈した上記高濃度p型Si層の表面にパターニング用材料を形成して当該パターニング用材料をパターニングし、
パターニングして露呈した上記高濃度p型Si層をエッチングして第1の基板上に錐状の突起部を形成し、
上記パターニングされたパターニング用材料を除去して、第1の基板上に上記高濃度p型Si層からなる錐状の突起部を備えるプローブを作製することを特徴とするプローブの製造方法。
A first substrate having light transmissivity, and a second substrate comprising a high-concentration p-type Si layer and an n-type Si layer having a refractive index higher than that of the first substrate, and the first substrate and the high substrate. The p-type Si layer is contacted and bonded,
Removing the n-type Si layer contained in the second substrate;
Forming a patterning material on the surface of the high-concentration p-type Si layer exposed by removing the n-type Si layer, and patterning the patterning material;
Etching the high-concentration p-type Si layer exposed by patterning to form a cone-shaped protrusion on the first substrate;
A method for manufacturing a probe, comprising: removing a patterned material for patterning; and producing a probe having a cone-shaped protrusion made of the high-concentration p-type Si layer on a first substrate.
上記エッチングを行うに際して、外壁に複数のテーパ角度を有するように突起部を形成することを特徴とする請求項61記載のプローブの製造方法。  62. The method of manufacturing a probe according to claim 61, wherein when performing the etching, the protrusion is formed so as to have a plurality of taper angles on the outer wall. 上記エッチングを行うに際して、突起部の高さと同じ高さを有し、上記突起部の周囲を囲む位置に配されたバンク部を更に形成することを特徴とする請求項61記載のプローブの製造方法。  62. The method of manufacturing a probe according to claim 61, further comprising forming a bank portion having a height the same as a height of the protruding portion and disposed at a position surrounding the periphery of the protruding portion when performing the etching. . 同一の高濃度p型Si層にエッチングを行って、上記突起部と同じ材料からなり、上記突起部の周囲を囲む位置に配されたバンク部を更に形成することを特徴とする請求項61記載のプローブの製造方法。  62. The same high-concentration p-type Si layer is etched to further form a bank portion made of the same material as that of the protruding portion and disposed at a position surrounding the periphery of the protruding portion. Manufacturing method of the probe. 上記突起部の先端側に、情報を記録する回転型記録媒体が配されるプローブの製造方法であって、上記エッチングを行うに際して、上記突起部の周囲を囲む位置に配され、上記回転型記録媒体が回転することで発生する空気流の流出側に開口を設けたバンク部を更に形成することを特徴とする請求項61記載のプローブの製造方法。  A method of manufacturing a probe in which a rotary recording medium for recording information is disposed on a tip side of the protrusion, wherein the rotary recording medium is disposed at a position surrounding the periphery of the protrusion when performing the etching. 62. The method of manufacturing a probe according to claim 61, further comprising forming a bank portion provided with an opening on an outflow side of an air flow generated by the rotation of the medium. 上記エッチングを行うに際して、回転型記録媒体退出側の端部に、上記第1の基板の回転型記録媒体進入側から上記第1の基板の回転型記録媒体退出側に向かって傾斜したテーパ部を有するバンク部を形成することを特徴とする請求項65記載のプローブの製造方法。  When performing the etching, a tapered portion that is inclined from the rotary recording medium entry side of the first substrate toward the rotary recording medium exit side of the first substrate is formed at the end of the rotary recording medium exit side. 66. The method of manufacturing a probe according to claim 65, wherein the bank portion is formed. 上記エッチングを行うに際して、回転型記録媒体進入側のバンクに、上記第1の基板の回転型記録媒体進入側から上記第1の基板の回転型記録媒体退出側に向かって傾斜したテーパ部を有するバンク部を形成することを特徴とする請求項65記載のプローブの製造方法。  When performing the etching, the bank on the rotary recording medium entry side has a tapered portion inclined from the rotary recording medium entry side of the first substrate toward the rotary recording medium exit side of the first substrate. The probe manufacturing method according to claim 65, wherein a bank portion is formed. 上記エッチングを行うに際して、回転型記録媒体進入方向と略平行なバンクに、回転型記録媒体の径方向に傾斜したテーパ部を有するバンク部を形成することを特徴とする請求項65記載のプローブの製造方法。  66. The probe according to claim 65, wherein when performing the etching, a bank portion having a tapered portion inclined in the radial direction of the rotary recording medium is formed in a bank substantially parallel to the direction in which the rotary recording medium enters. Production method. 厚さ、屈折率及び光を入射する光学素子の開口数に基づいて、回転型記録媒体進行方向における長さが決定される第1の基板を用いることを特徴とする請求項65記載のプローブの製造方法。  66. The probe according to claim 65, wherein the first substrate is used in which a length in a traveling direction of the rotary recording medium is determined based on a thickness, a refractive index, and a numerical aperture of an optical element to which light is incident. Production method. 上記突起部の先端側に、情報を記録する回転型記録媒体が配されるプローブの製造方法であって、
同一の高濃度p型Si層にエッチングを行って、上記突起部と、上記突起部の周囲を囲む位置に配されたバンク部と、回転型記録媒体と接するパッド部とを上記第1の基板の回転型記録媒体対向面に形成することを特徴とする請求項61記載のプローブの製造方法。
A method of manufacturing a probe in which a rotary recording medium for recording information is arranged on the tip side of the protrusion,
Etching is performed on the same high-concentration p-type Si layer, and the first substrate includes the protrusion, the bank portion disposed at a position surrounding the periphery of the protrusion, and the pad portion in contact with the rotary recording medium. 62. The method of manufacturing a probe according to claim 61, wherein the probe is formed on a surface facing the rotary recording medium.
上記エッチングを行うに際して、上記第1の基板の回転型記録媒体の進入端と回転型記録媒体の退出端との間の中心位置、若しくは中心位置から全体長さを1としたときの±0.1の範囲の位置に上記パッド部を形成することを特徴とする請求項70記載のプローブの製造方法。  When performing the etching, the center position between the entry end of the rotary recording medium and the exit end of the rotary recording medium of the first substrate, or ± 0. The probe manufacturing method according to claim 70, wherein the pad portion is formed at a position within a range of one. 上記パターニング用材料を除去した後、上記突起部及び基板の突起部形成面、或いは上記突起部のみに遮光膜を形成することを特徴とする請求項61記載のプローブの製造方法。  62. The method of manufacturing a probe according to claim 61, wherein after the patterning material is removed, a light-shielding film is formed only on the protrusion and the protrusion formation surface of the substrate, or only on the protrusion. 上記パターニング用材料を除去した後、上記突起部の傾斜面及び基板の突起部形成面、或いは突起部の傾斜面のみに遮光膜を形成することを特徴とする請求項61記載のプローブの製造方法。  62. The probe manufacturing method according to claim 61, wherein after the patterning material is removed, a light shielding film is formed only on the inclined surface of the protrusion and the protrusion-forming surface of the substrate, or only on the inclined surface of the protrusion. . 上記パターニング用材料を形成するに際して、作製する突起部の先端位置上を所定の厚さとし、突起部の先端位置上以外を所定の厚さ以下の厚さとすることを特徴とする請求項61記載のプローブの製造方法。  62. The method according to claim 61, wherein when the patterning material is formed, a thickness on a tip position of a protrusion to be manufactured is set to a predetermined thickness, and a thickness other than on the tip position of the protrusion is set to a predetermined thickness or less. Probe manufacturing method. 光透過性を有する第1の基板と、上記第1の基板よりも屈折率が高い高屈折率層、上記高屈折率層上に積層された中間層、上記中間層上に積層された支持層からなる第2の基板と、を上記第1の基板と上記高屈折率層とを接触させて接合し、
上記第2の基板に含まれる支持層を除去し、
上記支持層を除去して露呈した上記中間層をパターニングし、
パターニングして露呈した上記高屈折率層をエッチングして第1の基板上に錐状の突起部を複数形成し、
上記パターニングされた中間層を除去して、第1の基板上に高屈折率層からなる錐状の突起部を複数備えるプローブアレイを作製することを特徴とするプローブアレイの製造方法。
A first substrate having optical transparency, a high refractive index layer having a refractive index higher than that of the first substrate, an intermediate layer laminated on the high refractive index layer, and a support layer laminated on the intermediate layer A second substrate comprising: the first substrate and the high refractive index layer in contact with each other; and
Removing the support layer contained in the second substrate,
Patterning the intermediate layer exposed by removing the support layer,
Etching the high refractive index layer exposed by patterning to form a plurality of conical protrusions on the first substrate;
A method for producing a probe array, comprising: removing the patterned intermediate layer; and producing a probe array having a plurality of conical protrusions made of a high refractive index layer on a first substrate.
上記第2の基板は、上記高屈折率層がSiであって、上記中間層がSiO2であることを特徴とする請求項75記載のプローブアレイの製造方法。The second substrate is the above-described high refractive index layer is Si, the manufacturing method of the probe array of claim 75 wherein said intermediate layer is a SiO 2. 上記第2の基板は、上記高屈折率層がGaP層であって、上記中間層がSiO2であることを特徴とする請求項75記載のプローブアレイの製造方法。The second substrate, the high refractive index layer is a GaP layer, the manufacturing method of the probe array of claim 75 wherein said intermediate layer is a SiO 2. 上記第2の基板は、上記高屈折率層が単結晶材料であって、上記中間層がSiO2であって、上記支持層がSiであることを特徴とする請求項75記載のプローブアレイの製造方法。The second substrate, the high refractive index layer is a single crystal material, the intermediate layer is a SiO 2, of the probe array according to claim 75 wherein said support layer is a Si Production method. 上記第2の基板は、上記高屈折率層が単結晶Siであって、上記中間層がSiO2であって、上記支持層がSiであることを特徴とする請求項75記載のプローブアレイの製造方法。The second substrate, the high refractive index layer is a single crystal Si, the intermediate layer is a SiO 2, of the probe array according to claim 75 wherein said support layer is a Si Production method. 上記エッチングを行うに際して、外壁に複数のテーパ角度を有するように各突起部を形成することを特徴とする請求項75記載のプローブアレイの製造方法。  76. The method of manufacturing a probe array according to claim 75, wherein each of the protrusions is formed on the outer wall so as to have a plurality of taper angles when performing the etching. 上記エッチングを行うに際して、各突起部の高さと同じ高さを有し、上記各突起部の周囲を囲む位置に配されたバンク部を更に形成することを特徴とする請求項75記載のプローブアレイの製造方法。  76. The probe array according to claim 75, wherein when performing the etching, a bank portion having the same height as each of the protrusions and disposed at a position surrounding the periphery of each of the protrusions is further formed. Manufacturing method. 同一の高屈折率層にエッチングを行って、上記各突起部と同じ材料からなり、上記各突起部の周囲を囲む位置に配されたバンク部を更に形成することを特徴とする請求項75記載のプローブアレイの製造方法。  76. The same high refractive index layer is etched to further form a bank portion made of the same material as each of the protrusions and disposed at a position surrounding the periphery of the protrusions. Manufacturing method of the probe array. 上記各突起部の先端側に、情報を記録する回転型記録媒体が配されるプローブアレイの製造方法であって、
上記エッチングを行うに際して、上記各突起部の周囲を囲む位置に配され、上記回転型記録媒体が回転することで発生する空気流の流出側に開口を設けたバンク部を更に形成することを特徴とする請求項75記載のプローブアレイの製造方法。
A method of manufacturing a probe array in which a rotary recording medium for recording information is arranged on the tip side of each of the protrusions,
When performing the etching, a bank portion is further formed which is disposed at a position surrounding the periphery of each of the protrusions and has an opening on the outflow side of the air flow generated when the rotary recording medium rotates. The method of manufacturing a probe array according to claim 75.
上記エッチングを行うに際して、回転型記録媒体退出側の端部に、上記第1の基板の回転型記録媒体進入側から上記第1の基板の回転型記録媒体退出側に向かって傾斜したテーパ部を有するバンク部を形成することを特徴とする請求項83記載のプローブアレイの製造方法。  When performing the etching, a tapered portion that is inclined from the rotary recording medium entry side of the first substrate toward the rotary recording medium exit side of the first substrate is formed at the end of the rotary recording medium exit side. 84. The probe array manufacturing method according to claim 83, wherein a bank portion is formed. 上記エッチングを行うに際して、回転型記録媒体進入側のバンクに、上記第1の基板の回転型記録媒体進入側から上記第1の基板の回転型記録媒体退出側に向かって傾斜したテーパ部を有するバンク部を形成することを特徴とする請求項83記載のプローブアレイの製造方法。  When performing the etching, the bank on the rotary recording medium entry side has a tapered portion inclined from the rotary recording medium entry side of the first substrate toward the rotary recording medium exit side of the first substrate. 84. The probe array manufacturing method according to claim 83, wherein a bank portion is formed. 上記エッチングを行うに際して、回転型記録媒体進入方向と略平行なバンクに、回転型記録媒体の径方向に傾斜したテーパ部を有するバンク部を形成することを特徴とする請求項83記載のプローブアレイの製造方法。  84. The probe array according to claim 83, wherein when performing the etching, a bank portion having a tapered portion inclined in the radial direction of the rotary recording medium is formed in a bank substantially parallel to the direction in which the rotary recording medium enters. Manufacturing method. 厚さ、屈折率及び光を入射する光学素子の開口数に基づいて、回転型記録媒体進行方向における長さが決定される第1の基板を用いることを特徴とする請求項83記載のプローブアレイの製造方法。  84. The probe array according to claim 83, wherein the first substrate is used in which a length in a traveling direction of the rotary recording medium is determined based on a thickness, a refractive index, and a numerical aperture of an optical element that receives light. Manufacturing method. 上記各突起部の先端側に、情報を記録する回転型記録媒体が配されるプローブアレイの製造方法であって、
同一の高屈折率層エッチングを行って、上記各突起部と、上記各突起部の周囲を囲む位置に配されたバンク部と、回転型記録媒体に接するパッド部とを上記第1の基板の回転型記録媒体対向面に形成することを特徴とする請求項75記載のプローブアレイの製造方法。
A method of manufacturing a probe array in which a rotary recording medium for recording information is arranged on the tip side of each of the protrusions,
The same high-refractive index layer etching is performed so that each of the protrusions, the bank portion disposed at a position surrounding the periphery of the protrusions, and the pad portion in contact with the rotary recording medium are formed on the first substrate. 76. The method of manufacturing a probe array according to claim 75, wherein the probe array is formed on a surface facing the rotary recording medium.
上記エッチングを行うに際して、上記第1の基板の回転型記録媒体の進入端と回転型記録媒体の退出端との間の中心位置、若しくは中心位置から全体長さを1としたときの±0.1の範囲の位置に上記パッド部を形成することを特徴とする請求項88記載のプローブアレイの製造方法。  When performing the etching, the center position between the entry end of the rotary recording medium and the exit end of the rotary recording medium of the first substrate, or ± 0. 90. The probe array manufacturing method according to claim 88, wherein the pad portion is formed at a position within a range of one. 上記中間層を除去した後、上記各突起部及び基板の突起部形成面、或いは上記各突起部のみに遮光膜を形成することを特徴とする請求項75記載のプローブアレイの製造方法。  76. The method of manufacturing a probe array according to claim 75, wherein after the intermediate layer is removed, a light shielding film is formed only on each of the protrusions and the protrusion forming surface of the substrate, or on each of the protrusions. 上記中間層を除去した後、上記各突起部の傾斜面及び基板の突起部形成面、或いは上記各突起部の傾斜面のみに遮光膜を形成することを特徴とする請求項75記載のプローブアレイの製造方法。  76. The probe array according to claim 75, wherein after the intermediate layer is removed, a light shielding film is formed only on the inclined surface of each protrusion and the protrusion forming surface of the substrate, or only on the inclined surface of each protrusion. Manufacturing method. 上記中間層をパターニングするに際して、作製する上記各突起部の先端位置上の中間層を所定の厚さとし、上記各突起部の先端位置上以外の中間層を所定の厚さ以下の厚さとすることを特徴とする請求項75記載のプローブアレイの製造方法。  When patterning the intermediate layer, the intermediate layer on the tip position of each protrusion to be manufactured has a predetermined thickness, and the intermediate layer other than on the tip position of each protrusion has a predetermined thickness or less. 76. A method of manufacturing a probe array according to claim 75. 光透過性を有する第1の基板と、支持層、上記支持層上に形成された中間層、上記中間層上に形成され上記第1の基板より屈折率が高いGaP層からなる第2の基板と、を上記第1の基板と上記GaP層とを接触させて接合し、
上記第2の基板に含まれる支持層を除去し、
上記支持層を除去して露呈した上記中間層をパターニングし、
パターニングして露呈した上記GaP層をエッチングして第1の基板上に錐状の突起部を複数形成し、
上記パターニングされた中間層を除去して、第1の基板上に該第1の基板より屈折率が高いGaP層からなる錐状の突起部を複数備えるプローブアレイを作製することを特徴とするプローブアレイの製造方法。
A first substrate having light transparency, a support layer, an intermediate layer formed on the support layer, and a second substrate formed on the intermediate layer and having a higher refractive index than the first substrate. And bonding the first substrate and the GaP layer in contact with each other,
Removing the support layer contained in the second substrate,
Patterning the intermediate layer exposed by removing the support layer,
Etching the GaP layer exposed by patterning to form a plurality of conical protrusions on the first substrate,
A probe array comprising a plurality of conical protrusions made of a GaP layer having a higher refractive index than the first substrate on the first substrate by removing the patterned intermediate layer. Array manufacturing method.
上記エッチングを行うに際して、外壁に複数のテーパ角度を有するように上記各突起部を形成することを特徴とする請求項93記載のプローブアレイの製造方法。  94. The probe array manufacturing method according to claim 93, wherein, when performing the etching, the protrusions are formed so as to have a plurality of taper angles on an outer wall. 上記エッチングを行うに際して、上記各突起部の高さと同じ高さを有し、上記各突起部の周囲を囲む位置に配されたバンク部を更に形成することを特徴とする請求項93記載のプローブアレイの製造方法。  94. The probe according to claim 93, further comprising a bank portion disposed at a position surrounding the periphery of each of the protrusions when performing the etching. Array manufacturing method. 同一のGaP層にエッチングを行って、上記各突起部と同じ材料からなり、上記各突起部の周囲を囲む位置に配されたバンク部を更に形成することを特徴とする請求項93記載のプローブアレイの製造方法。  95. The probe according to claim 93, wherein the same GaP layer is etched to further form a bank portion made of the same material as each of the protrusions and disposed at a position surrounding the periphery of the protrusions. Array manufacturing method. 上記各突起部の先端側に、情報を記録する回転型記録媒体が配されるプローブアレイの製造方法であって、
上記エッチングを行うに際して、上記各突起部の周囲を囲む位置に配され、上記回転型記録媒体が回転することで発生する空気流の流出側に開口を設けたバンク部を更に形成することを特徴とする請求項93記載のプローブアレイの製造方法。
A method of manufacturing a probe array in which a rotary recording medium for recording information is arranged on the tip side of each of the protrusions,
When performing the etching, a bank portion is further formed which is disposed at a position surrounding the periphery of each of the protrusions and has an opening on the outflow side of the air flow generated when the rotary recording medium rotates. 94. A method of manufacturing a probe array according to claim 93.
上記エッチングを行うに際して、回転型記録媒体退出側の端部に、上記第1の基板の回転 型記録媒体進入側から上記第1の基板の回転型記録媒体退出側に向かって傾斜したテーパ部を有するバンク部を形成することを特徴とする請求項97記載のプローブアレイの製造方法。  When performing the etching, a tapered portion that is inclined from the rotary recording medium entry side of the first substrate toward the rotary recording medium exit side of the first substrate is formed at the end of the rotary recording medium exit side. 98. The method of manufacturing a probe array according to claim 97, wherein a bank portion is formed. 上記エッチングを行うに際して、回転型記録媒体進入側のバンクに、上記第1の基板の回転型記録媒体進入側から上記第1の基板の回転型記録媒体退出側に向かって傾斜したテーパ部を有するバンク部を形成することを特徴とする請求項97記載のプローブアレイの製造方法。  When performing the etching, the bank on the rotary recording medium entry side has a tapered portion inclined from the rotary recording medium entry side of the first substrate toward the rotary recording medium exit side of the first substrate. 98. The probe array manufacturing method according to claim 97, wherein a bank portion is formed. 上記エッチングを行うに際して、回転型記録媒体進入方向と略平行なバンクに、回転型記録媒体の径方向に傾斜したテーパ部を有するバンク部を形成することを特徴とする請求項97記載のプローブアレイの製造方法。  98. The probe array according to claim 97, wherein, when performing the etching, a bank portion having a tapered portion inclined in the radial direction of the rotary recording medium is formed in a bank substantially parallel to the direction in which the rotary recording medium enters. Manufacturing method. 厚さ、屈折率及び光を入射する光学素子の開口数に基づいて、回転型記録媒体進行方向における長さが決定される第1の基板を用いることを特徴とする請求項97記載のプローブの製造方法。  98. The probe according to claim 97, wherein the first substrate is used in which a length in a traveling direction of the rotary recording medium is determined based on a thickness, a refractive index, and a numerical aperture of an optical element to which light is incident. Production method. 上記各突起部の先端側に、情報を記録する回転型記録媒体が配されるプローブアレイの製造方法であって、
同一のGaP層にエッチングを行って、上記各突起部と、上記各突起部の周囲を囲む位置に配されたバンク部と、回転型記録媒体に接するパッド部とを上記第1の基板の回転型記録媒体対向面に形成することを特徴とする請求項93記載のプローブアレイの製造方法。
A method of manufacturing a probe array in which a rotary recording medium for recording information is arranged on the tip side of each of the protrusions,
The same GaP layer is etched so that the projections, the bank portions arranged at positions surrounding the projections, and the pad portions in contact with the rotary recording medium are rotated by the first substrate. 94. The method of manufacturing a probe array according to claim 93, wherein the probe array is formed on a surface facing the mold recording medium.
上記エッチングを行うに際して、上記第1の基板の回転型記録媒体の進入端と回転型記録媒体の退出端との間の中心位置、若しくは中心位置から全体長さを1としたときの±0.1の範囲の位置に上記パッド部を形成することを特徴とする請求項102記載のプローブアレイの製造方法。  When performing the etching, the center position between the entry end of the rotary recording medium and the exit end of the rotary recording medium of the first substrate, or ± 0. 103. The probe array manufacturing method according to claim 102, wherein the pad portion is formed at a position within a range of one. 上記中間層を除去した後、上記各突起部及び基板の突起部形成面、或いは上記各突起部のみに遮光膜を形成することを特徴とする請求項93記載のプローブアレイの製造方法。  94. The method of manufacturing a probe array according to claim 93, wherein after the intermediate layer is removed, a light-shielding film is formed only on the protrusions and the protrusion-forming surface of the substrate, or only on the protrusions. 上記中間層を除去した後、上記各突起部の傾斜面及び基板の突起部形成面、或いは上記各突起部の傾斜面のみに遮光膜を形成することを特徴とする請求項93記載のプローブアレイの製造方法。  94. The probe array according to claim 93, wherein after the intermediate layer is removed, a light-shielding film is formed only on the inclined surface of each protrusion and the protrusion forming surface of the substrate, or only on the inclined surface of each protrusion. Manufacturing method. 上記中間層をパターニングするに際して、作製する上記各突起部の先端位置上の上記中間層を所定の厚さとし、上記各突起部の先端位置上以外の上記中間層を所定の厚さ以下の厚さとすることを特徴とする請求項93記載のプローブアレイの製造方法。  When patterning the intermediate layer, the intermediate layer on the tip position of each protrusion to be manufactured has a predetermined thickness, and the intermediate layer other than on the tip position of each protrusion has a thickness not more than a predetermined thickness. 94. The method of manufacturing a probe array according to claim 93. 光透過性を有する第1の基板と、上記第1の基板よりも屈折率が高く所定量の不純物が混入した低濃度層、前記所定量の不純物よりも多い不純物が混入した高濃度層からなる第2の基板と、を上記第1の基板と上記低濃度層とを接触させて接合し、
上記第2の基板に含まれる高濃度層を除去し、
上記高濃度層を除去して露呈した上記低濃度層の表面にパターニング用材料を形成して当該パターニング用材料をパターニングし、
パターニングして露呈した上記低濃度層をエッチングして第1の基板上に錐状の突起部を複数形成し、
上記パターニングされたパターニング用材料を除去して、第1の基板上に低濃度層からなる錐状の突起部を複数備えるプローブアレイを作製することを特徴とするプローブアレイの製造方法。
A first substrate having light transparency, a low concentration layer having a higher refractive index than the first substrate and mixed with a predetermined amount of impurities, and a high concentration layer mixed with more impurities than the predetermined amount of impurities. A second substrate is bonded to the first substrate by contacting the low-concentration layer;
Removing the high concentration layer contained in the second substrate;
Patterning the patterning material by forming a patterning material on the surface of the low-concentration layer exposed by removing the high-concentration layer;
Etching the low-concentration layer exposed by patterning to form a plurality of conical protrusions on the first substrate;
A method for producing a probe array, comprising: removing the patterned patterning material; and producing a probe array having a plurality of conical projections made of a low concentration layer on a first substrate.
上記エッチングを行うに際して、外壁に複数のテーパ角度を有するように上記各突起部を形成することを特徴とする請求項107記載のプローブアレイの製造方法。108. The method of manufacturing a probe array according to claim 107, wherein, when performing the etching, the protrusions are formed so as to have a plurality of taper angles on an outer wall. 上記エッチングを行うに際して、上記各突起部の高さと同じ高さを有し、上記各突起部の周囲を囲む位置に配されたバンク部を更に形成することを特徴とする請求項107記載のプローブアレイの製造方法。108. The probe according to claim 107, further comprising: forming a bank portion having a height that is the same as the height of each of the protrusions and arranged around the periphery of each of the protrusions when performing the etching. Array manufacturing method. 同一の低濃度層にエッチングを行って、上記各突起部と同じ材料からなり、上記各突起部の周囲を囲む位置に配されたバンク部を更に形成することを特徴とする請求項107記載のプローブアレイの製造方法。  108. The method according to claim 107, further comprising the step of etching the same low concentration layer to further form a bank portion made of the same material as each of the protrusions and disposed at a position surrounding the periphery of each of the protrusions. A method for manufacturing a probe array. 上記各突起部の先端側に、情報を記録する回転型記録媒体が配されるプローブアレイの製造方法であって、
上記エッチングを行うに際して、上記各突起部の周囲を囲む位置に配され、上記回転型記録媒体が回転することで発生する空気流の流出側に開口を設けたバンク部を更に形成することを特徴とする請求項107記載のプローブアレイの製造方法。
A method of manufacturing a probe array in which a rotary recording medium for recording information is arranged on the tip side of each of the protrusions,
When performing the etching, a bank portion is further formed which is disposed at a position surrounding the periphery of each of the protrusions and has an opening on the outflow side of the air flow generated when the rotary recording medium rotates. 108. A method of manufacturing a probe array according to claim 107.
上記エッチングを行うに際して、回転型記録媒体退出側の端部に、上記第1の基板の回転型記録媒体進入側から上記第1の基板の回転型記録媒体退出側に向かって傾斜したテーパ部を有するバンク部を形成することを特徴とする請求項111記載のプローブアレイの製造方法。  When performing the etching, a tapered portion that is inclined from the rotary recording medium entry side of the first substrate toward the rotary recording medium exit side of the first substrate is formed at the end of the rotary recording medium exit side. 112. The probe array manufacturing method according to claim 111, wherein a bank portion is formed. 上記エッチングを行うに際して、回転型記録媒体進入側のバンクに、上記第1の基板の回転型記録媒体進入側から上記第1の基板の回転型記録媒体退出側に向かって傾斜したテーパ部を有するバンク部を形成することを特徴とする請求項111記載のプローブアレイの製造方法。  When performing the etching, the bank on the rotary recording medium entry side has a tapered portion inclined from the rotary recording medium entry side of the first substrate toward the rotary recording medium exit side of the first substrate. 112. The probe array manufacturing method according to claim 111, wherein a bank portion is formed. 上記エッチングを行うに際して、回転型記録媒体進入方向と略平行なバンクに、回転型記録媒体の径方向に傾斜したテーパ部を有するバンク部を形成することを特徴とする請求項111記載のプローブアレイの製造方法。  112. The probe array according to claim 111, wherein when performing the etching, a bank portion having a tapered portion inclined in the radial direction of the rotary recording medium is formed in a bank substantially parallel to the direction in which the rotary recording medium enters. Manufacturing method. 厚さ、屈折率及び光を入射する光学素子の開口数に基づいて、回転型記録媒体進行方向における長さが決定される第1の基板を用いることを特徴とする請求項111記載のプローブの製造方法。The probe according to claim 111, wherein the first substrate is used in which a length in a traveling direction of the rotary recording medium is determined based on a thickness, a refractive index, and a numerical aperture of an optical element that receives light. Production method. 上記各突起部の先端側に、情報を記録する回転型記録媒体が配されるプローブアレイの製造方法であって、
同一の低濃度層にエッチングを行って、上記各突起部と、上記各突起部の周囲を囲む位置に配されたバンク部と、回転型記録媒体に接するパッド部とを上記第1の基板の回転型記録媒体対向面に形成することを特徴とする請求項107記載のプローブアレイの製造方法。
A method of manufacturing a probe array in which a rotary recording medium for recording information is arranged on the tip side of each of the protrusions,
Etching is performed on the same low-concentration layer so that each of the protrusions, a bank portion disposed at a position surrounding the periphery of the protrusions, and a pad portion in contact with the rotary recording medium are formed on the first substrate. 108. The method of manufacturing a probe array according to claim 107, wherein the probe array is formed on a surface facing the rotary recording medium.
上記エッチングを行うに際して、上記第1の基板の回転型記録媒体の進入端と回転型記録媒体の退出端との間の中心位置、若しくは中心位置から全体長さを1としたときの±0.1の範囲の位置に上記パッド部を形成することを特徴とする請求項116記載のプローブアレイの製造方法。  When performing the etching, the center position between the entry end of the rotary recording medium and the exit end of the rotary recording medium of the first substrate, or ± 0. 117. The probe array manufacturing method according to claim 116, wherein the pad portion is formed at a position within a range of one. 上記パターニング用材料を除去した後、上記各突起部及び基板の突起部形成面、或いは上 記各突起部のみに遮光膜を形成することを特徴とする請求項107記載のプローブアレイの製造方法。108. The method of manufacturing a probe array according to claim 107, wherein after the patterning material is removed, a light-shielding film is formed only on the protrusions and the protrusion-forming surfaces of the substrate, or only on the protrusions. 上記パターニング用材料を除去した後、上記各突起部の傾斜面及び基板の突起部形成面、或いは上記各突起部の傾斜面のみに遮光膜を形成することを特徴とする請求項107記載のプローブアレイの製造方法。  108. The probe according to claim 107, wherein after the patterning material is removed, a light shielding film is formed only on the inclined surface of each protrusion and the protrusion forming surface of the substrate, or only on the inclined surface of each protrusion. Array manufacturing method. 上記パターニング用材料を形成するに際して、作製する上記各突起部の先端位置上を所定の厚さとし、上記各突起部の先端位置上以外を所定の厚さ以下の厚さとすることを特徴とする請求項107記載のプローブアレイの製造方法。  When forming the patterning material, a predetermined thickness is formed on the tip position of each of the projections to be manufactured, and a thickness other than the tip position of each of the projection parts is set to a predetermined thickness or less. 108. A method for producing a probe array according to Item 107. 光透過性を有する第1の基板と、上記第1の基板よりも屈折率の高いn型Si層とp型Si層からなる第2の基板と、を上記第1の基板と上記n型Si層とを接触させて接合し、上記第2の基板に含まれるp型Si層を除去し、
上記p型Si層を除去して露呈した上記n型Si層の表面にパターニング用材料を形成して当該パターニング用材料をパターニングし、
パターニングして露呈した上記n型Si層をエッチングして第1の基板上に錐状の突起部を複数形成し、
上記パターニングされたパターニング用材料を除去して、第1の基板上にn型Si層からなる錐状の突起部を複数備えるプローブアレイを作製することを特徴とするプローブアレイの製造方法。
A first substrate having light transmissivity, and a second substrate comprising an n-type Si layer and a p-type Si layer having a higher refractive index than the first substrate, and the first substrate and the n-type Si. Bonding the layers together, removing the p-type Si layer contained in the second substrate,
Forming a patterning material on the surface of the n-type Si layer exposed by removing the p-type Si layer, and patterning the patterning material;
Etching the n-type Si layer exposed by patterning to form a plurality of conical protrusions on the first substrate,
A method for producing a probe array, comprising: removing the patterned patterning material; and producing a probe array having a plurality of conical protrusions made of an n-type Si layer on a first substrate.
上記エッチングを行うに際して、外壁に複数のテーパ角度を有するように上記各突起部を形成することを特徴とする請求項121記載のプローブアレイの製造方法。  122. The method of manufacturing a probe array according to claim 121, wherein, when performing the etching, the protrusions are formed so as to have a plurality of taper angles on an outer wall. 上記エッチングを行うに際して、上記各突起部の高さと同じ高さを有し、上記各突起部の周囲を囲む位置に配されたバンク部を更に形成することを特徴とする請求項121記載のプローブアレイの製造方法。  122. The probe according to claim 121, wherein when performing the etching, a bank portion having the same height as each of the protrusions and disposed at a position surrounding the periphery of the protrusions is further formed. Array manufacturing method. 同一のn型Si層にエッチングを行って、上記各突起部と同じ材料からなり、上記各突起部の周囲を囲む位置に配されたバンク部を更に形成することを特徴とする請求項121記載のプローブアレイの製造方法。  122. Etching is performed on the same n-type Si layer to further form a bank portion made of the same material as each of the protrusions and disposed at a position surrounding the periphery of each of the protrusions. Manufacturing method of the probe array. 上記各突起部の先端側に、情報を記録する回転型記録媒体が配されるプローブアレイの製造方法であって、
上記エッチングを行うに際して、上記各突起部の周囲を囲む位置に配され、上記回転型記録媒体が回転することで発生する空気流の流出側に開口を設けたバンク部を更に形成することを特徴とする請求項121記載のプローブアレイの製造方法。
A method of manufacturing a probe array in which a rotary recording medium for recording information is arranged on the tip side of each of the protrusions,
When performing the etching, a bank portion is further formed which is disposed at a position surrounding the periphery of each of the protrusions and has an opening on the outflow side of the air flow generated when the rotary recording medium rotates. 122. A method of manufacturing a probe array according to claim 121.
上記エッチングを行うに際して、回転型記録媒体退出側の端部に、上記第1の基板の回転型記録媒体進入側から上記第1の基板の回転型記録媒体退出側に向かって傾斜したテーパ部を有するバンク部を形成することを特徴とする請求項125記載のプローブアレイの製造方法。  When performing the etching, a taper portion inclined from the rotary recording medium entry side of the first substrate toward the rotary recording medium exit side of the first substrate is formed at the end of the rotary recording medium exit side. 126. The method of manufacturing a probe array according to claim 125, wherein a bank portion is formed. 上記エッチングを行うに際して、回転型記録媒体進入側のバンクに、上記第1の基板の回転型記録媒体進入側から上記第1の基板の回転型記録媒体退出側に向かって傾斜したテーパ部を有するバンク部を形成することを特徴とする請求項125記載のプローブアレイの製造方法。  When performing the etching, the bank on the rotary recording medium entry side has a tapered portion inclined from the rotary recording medium entry side of the first substrate toward the rotary recording medium exit side of the first substrate. 126. The probe array manufacturing method according to claim 125, wherein a bank portion is formed. 上記エッチングを行うに際して、回転型記録媒体進入方向と略平行なバンクに、回転型記 録媒体の径方向に傾斜したテーパ部を有するバンク部を形成することを特徴とする請求項125記載のプローブアレイの製造方法。  126. The probe according to claim 125, wherein, when performing the etching, a bank portion having a tapered portion inclined in the radial direction of the rotary recording medium is formed in a bank substantially parallel to the direction in which the rotary recording medium enters. Array manufacturing method. 厚さ、屈折率及び光を入射する光学素子の開口数に基づいて、回転型記録媒体進行方向における長さが決定される第1の基板を用いることを特徴とする請求項125記載のプローブアレイの製造方法。  126. The probe array according to claim 125, wherein a first substrate is used in which a length in a traveling direction of the rotary recording medium is determined based on a thickness, a refractive index, and a numerical aperture of an optical element that receives light. Manufacturing method. 上記各突起部の先端側に、情報を記録する回転型記録媒体が配されるプローブアレイの製造方法であって、同一のn型Si層にエッチングを行って、上記各突起部と、上記各突起部の周囲を囲む位置に配されたバンク部と、回転型記録媒体に接するパッド部とを上記第1の基板の回転型記録媒体対向面に形成することを特徴とする請求項121記載のプローブアレイの製造方法。  A method of manufacturing a probe array in which a rotary recording medium for recording information is arranged on the tip side of each projection, wherein the same n-type Si layer is etched, and each projection and each 122. The bank portion arranged at a position surrounding the periphery of the protrusion and a pad portion in contact with the rotary recording medium are formed on the rotary recording medium facing surface of the first substrate. A method for manufacturing a probe array. 上記エッチングを行うに際して、上記第1の基板の回転型記録媒体の進入端と回転型記録媒体の退出端との間の中心位置、若しくは中心位置から全体長さを1としたときの±0.1の範囲の位置に上記パッド部を形成することを特徴とする請求項130記載のプローブアレイの製造方法。  When performing the etching, the center position between the entry end of the rotary recording medium and the exit end of the rotary recording medium of the first substrate, or ± 0. 131. The probe array manufacturing method according to claim 130, wherein the pad portion is formed at a position within a range of one. 上記パターニング用材料を除去した後、上記各突起部及び基板の突起部形成面、或いは上記各突起部のみに遮光膜を形成することを特徴とする請求項121記載のプローブアレイの製造方法。  122. The probe array manufacturing method according to claim 121, wherein after the patterning material is removed, a light-shielding film is formed only on the protrusions and the protrusion-forming surface of the substrate, or only on the protrusions. 上記パターニング用材料を除去した後、上記各突起部の傾斜面及び基板の突起部形成面、或いは上記各突起部の傾斜面のみに遮光膜を形成することを特徴とする請求項121記載のプローブアレイの製造方法。122. The probe according to claim 121, wherein after the patterning material is removed, a light shielding film is formed only on the inclined surface of each protrusion and the protrusion forming surface of the substrate, or only on the inclined surface of each protrusion. Array manufacturing method. 上記パターニング用材料を形成するに際して、作製する上記各突起部の先端位置上を所定の厚さとし、上記各突起部の先端位置上以外を所定の厚さ以下の厚さとすることを特徴とする請求項121記載のプローブアレイの製造方法。When forming the patterning material, a predetermined thickness is formed on the tip position of each of the projections to be manufactured, and a thickness other than the tip position of each of the projection parts is set to a predetermined thickness or less. 120. A method for producing a probe array according to item 121. 光透過性を有する第1の基板と、上記第1の基板よりも屈折率の高い高濃度p型Si層とn型Si層からなる第2の基板と、を上記第1の基板と上記高濃度p型Si層とを接触させて接合し、
上記第2の基板に含まれるn型Si層を除去し、
上記n型Si層を除去して露呈した上記高濃度p型Si層の表面にパターニング用材料を形成して当該パターニング用材料をパターニングし、
パターニングして露呈した上記高濃度p型Si層をエッチングして第1の基板上に錐状の突起部を複数形成し、
上記パターニングされたパターニング用材料を除去して、第1の基板上に上記高濃度p型Si層からなる錐状の突起部を複数備えるプローブアレイを作製することを特徴とするプローブアレイの製造方法。
A first substrate having light transmissivity, and a second substrate comprising a high-concentration p-type Si layer and an n-type Si layer having a refractive index higher than that of the first substrate, and the first substrate and the high substrate. The p-type Si layer is contacted and bonded,
Removing the n-type Si layer contained in the second substrate;
Forming a patterning material on the surface of the high-concentration p-type Si layer exposed by removing the n-type Si layer, and patterning the patterning material;
Etching the high-concentration p-type Si layer exposed by patterning to form a plurality of conical protrusions on the first substrate;
A method for producing a probe array, comprising: removing the patterned patterning material; and producing a probe array having a plurality of conical protrusions made of the high-concentration p-type Si layer on a first substrate. .
上記エッチングを行うに際して、外壁に複数のテーパ角度を有するように上記各突起部を形成することを特徴とする請求項135記載のプローブアレイの製造方法。  136. The method of manufacturing a probe array according to claim 135, wherein, when performing the etching, the protrusions are formed so as to have a plurality of taper angles on an outer wall. 上記エッチングを行うに際して、上記各突起部の高さと同じ高さを有し、上記各突起部の周囲を囲む位置に配されたバンク部を更に形成することを特徴とする請求項135記載のプローブアレイの製造方法。  135. The probe according to claim 135, further comprising: forming a bank portion having a height that is the same as the height of each of the protrusions and disposed at a position surrounding the periphery of each of the protrusions when performing the etching. Array manufacturing method. 同一の高濃度p型Si層にエッチングを行って、上記各突起部と同じ材料からなり、上記各突起部の周囲を囲む位置に配されたバンク部を更に形成することを特徴とする請求項135記載のプローブアレイの製造方法。  The same high-concentration p-type Si layer is etched to further form a bank portion made of the same material as each of the protrusions and disposed at a position surrounding the periphery of each of the protrusions. 135. A method for producing the probe array according to 135. 上記各突起部の先端側に、情報を記録する回転型記録媒体が配されるプローブアレイの製造方法であって、
上記エッチングを行うに際して、上記各突起部の周囲を囲む位置に配され、上記回転型記録媒体が回転することで発生する空気流の流出側に開口を設けたバンク部を更に形成することを特徴とする請求項135記載のプローブアレイの製造方法。
A method of manufacturing a probe array in which a rotary recording medium for recording information is arranged on the tip side of each of the protrusions,
When performing the etching, a bank portion is further formed which is disposed at a position surrounding the periphery of each of the protrusions and has an opening on the outflow side of the air flow generated when the rotary recording medium rotates. 136. A method of manufacturing a probe array according to claim 135.
上記エッチングを行うに際して、回転型記録媒体退出側の端部に、上記第1の基板の回転型記録媒体進入側から上記第1の基板の回転型記録媒体退出側に向かって傾斜したテーパ部を有するバンク部を形成することを特徴とする請求項139記載のプローブアレイの製造方法。  When performing the etching, a tapered portion that is inclined from the rotary recording medium entry side of the first substrate toward the rotary recording medium exit side of the first substrate is formed at the end of the rotary recording medium exit side. 140. The method of manufacturing a probe array according to claim 139, wherein the bank portion is formed. 上記エッチングを行うに際して、回転型記録媒体進入側のバンクに、上記第1の基板の回転型記録媒体進入側から上記第1の基板の回転型記録媒体退出側に向かって傾斜したテーパ部を有するバンク部を形成することを特徴とする請求項139記載のプローブアレイの製造方法。  When performing the etching, the bank on the rotary recording medium entry side has a tapered portion inclined from the rotary recording medium entry side of the first substrate toward the rotary recording medium exit side of the first substrate. 140. The probe array manufacturing method according to claim 139, wherein a bank portion is formed. 上記エッチングを行うに際して、回転型記録媒体進入方向と略平行なバンクに、回転型記録媒体の径方向に傾斜したテーパ部を有するバンク部を形成することを特徴とする請求項139記載のプローブアレイの製造方法。  140. The probe array according to claim 139, wherein when performing the etching, a bank portion having a tapered portion inclined in the radial direction of the rotary recording medium is formed in a bank substantially parallel to the direction in which the rotary recording medium enters. Manufacturing method. 厚さ、屈折率及び光を入射する光学素子の開口数に基づいて、回転型記録媒体進行方向における長さが決定される第1の基板を用いることを特徴とする請求項139記載のプローブアレイの製造方法。  140. The probe array according to claim 139, wherein the first substrate is used in which the length in the traveling direction of the rotary recording medium is determined based on the thickness, the refractive index, and the numerical aperture of the optical element that receives light. Manufacturing method. 上記各突起部の先端側に、情報を記録する回転型記録媒体が配されるプローブアレイの製造方法であって、
同一の高濃度p型Si層にエッチングを行って、上記各突起部と、上記各突起部の周囲を囲む位置に配されたバンク部と、回転型記録媒体に接するパッド部とを上記第1の基板の回転型記録媒体対向面に形成することを特徴とする請求項135記載のプローブアレイの製造方法。
A method of manufacturing a probe array in which a rotary recording medium for recording information is arranged on the tip side of each of the protrusions,
Etching is performed on the same high-concentration p-type Si layer, and each of the protrusions, a bank portion disposed at a position surrounding the periphery of each of the protrusions, and a pad portion in contact with the rotary recording medium are formed in the first portion. 136. The probe array manufacturing method according to claim 135, wherein the probe array is formed on a surface of the substrate opposite to the rotary recording medium.
上記エッチングを行うに際して、上記第1の基板の回転型記録媒体の進入端と回転型記録媒体の退出端との間の中心位置、若しくは中心位置から全体長さを1としたときの±0.1の範囲の位置に上記パッド部を形成することを特徴とする請求項144記載のプローブアレイの製造方法。  When performing the etching, the center position between the entry end of the rotary recording medium and the exit end of the rotary recording medium of the first substrate, or ± 0. 145. The method of manufacturing a probe array according to claim 144, wherein the pad portion is formed at a position within a range of one. 上記パターニング用材料を除去した後、上記各突起部及び基板の突起部形成面、或いは上記各突起部のみに遮光膜を形成することを特徴とする請求項135記載のプローブアレイの製造方法。  136. The probe array manufacturing method according to claim 135, wherein after the patterning material is removed, a light-shielding film is formed only on the protrusions and the protrusion-forming surfaces of the substrate, or only on the protrusions. 上記パターニング用材料を除去した後、上記各突起部の傾斜面及び基板の突起部形成面、或いは上記各突起部の傾斜面のみに遮光膜を形成することを特徴とする請求項135 記載のプローブアレイの製造方法。  136. The probe according to claim 135, wherein after removing the patterning material, a light shielding film is formed only on the inclined surface of each protrusion and the protrusion forming surface of the substrate, or only on the inclined surface of each protrusion. Array manufacturing method. 上記パターニング用材料を形成するに際して、作製する上記各突起部の先端位置上を所定の厚さとし、上記各突起部の先端位置上以外を所定の厚さ以下の厚さとすることを特徴とする請求項135記載のプローブアレイの製造方法。  When forming the patterning material, a predetermined thickness is formed on the tip position of each of the projections to be manufactured, and a thickness other than the tip position of each of the projection parts is set to a predetermined thickness or less. Item 135. A method of manufacturing the probe array according to Item 135.
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