TW202001293A - 超穎介面構造體及超穎介面構造體之製造方法 - Google Patents

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Abstract

本揭示係關於具備用以實現期望之光學特性之構造的超穎介面構造體等。該超穎介面構造體具備：基材，其具有相互對向之第1面及第2面；及複數條天線，其等作為複數個微細構造而沿第1面排列。基材具有基部及相鄰部。複數條天線各自具有第1折射率、及構成第1面之一部分之天線端面。相鄰部之一部分位於複數條上述天線之間，且具有與第1折射率不同之第2折射率、及構成第1面之其餘部分之相鄰部端面。複數個天線端面及相鄰部端面構成平坦面而作為第1面。

Description

超穎介面構造體及超穎介面構造體之製造方法
本揭示係關於一種超穎介面構造體及超穎介面構造體之製造方法者。
已知有一種藉由具備以特定間距排列之複數個微細構造而作為光學元件發揮功能之超穎介面構造體。例如，於非專利文獻1中，揭示有於玻璃等之基板上排列矽之微細構造後，進而使與基板同種類之材料積層的構造體。於該構造體中，與基板同種類之材料以填埋微細構造間之方式設置且亦設置於微細構造上。另，「間距」由距離最短且彼此相鄰之微細構造中之重心間距離規定。 [先前技術文獻] [非專利文獻]
非專利文獻1：Katie Eve Chong, “Optically-Induced Magnetic Response in All-Dielectric Nanodisk Composite Structures”, Australian National University, 2017年. 非專利文獻2：Nanfang Yu等人, “Light Propagation with Phase Discontinuities: Generalized Laws of Reflection and Refraction”, Science, 2011年, 334, 333. 非專利文獻3：S. Sun等人, “High-efficiency broadband anomalous reflection by gradient meta-surfaces”, Nano Letters, 2012年, 12, 6223. 非專利文獻4：Francesco Monticone等人, “Full Control of Nanoscale Optical Transmission with a Composite Metascreen”, Physical Review Letters, 2013年, 110, 203903. 非專利文獻5：Lingling Huang等人, “Dispersionless Phase Discontinuities for Controlling Light Propagation”, Nano Letters, 2012年, 12, 5750. 非專利文獻6：Manuel Decker等人, “High-efficiency light-wave control with all-dielectric optical Huygens' metasurfaces”, Advanced Optical Materials, 2015年, 3, 813. 非專利文獻7：Seyedeh M. Kamali等人, “Decoupling optical function and geometrical form using conformal flexible dielectric metasurfaces”, Nature Communications, 2016年, 7, 11618. 非專利文獻8：Philippe Lalanne等人, “Design and fabrication of blazed binary diffractive elements with sampling periods smaller than the structural cutoff”, Journal of the Optical Society of America A, 1999年, 16(5), 1143.
[發明所欲解決之問題]
本發明者等人對上述之先前技術進行研究，結果發現如下之問題。即，上述非專利文獻1揭示之構造體中，由於與基板同種類之材料具有形成了與微細構造之排列對應之凹凸的表面，故導致透過光散射。藉此，透過光朝不規則之方向行進而難以實現期望之光學特性。又，於該構造體中，由於與基板同種類之材料亦設置於微細構造上，故限制構造體表面之材料選擇，而更難以實現期望之光學特性。
本揭示係為解決如上所述之問題而完成者，目的在於提供一種具備用以實現期望之光學特性之構造的超穎介面構造體及超穎介面構造體之製造方法。 [解決問題之技術手段]
本揭示之一態樣之超穎介面構造體係具有相互對向之第1面及第2面、且具有沿該第1面排列之複數個微細構造之光學元件，且具備基材、與複數條天線。基材設置於第1面與第2面之間。又，基材具有設置於第1面與基部之間之相鄰部。複數條天線作為複數個微細構造而設置於第1面與基部之間。又，複數條天線各自具有第1折射率、與構成第1面之一部分之天線端面。相鄰部以一部分位於複數條天線之間之方式設置於第1面與基部之間。又，相鄰部構成與第1折射率不同之第2折射率、及第1面之其餘部分。再者，該超穎介面構造體中，複數個天線端面及相鄰部端面構成平坦面作為第1面。另，「平坦面」意指複數條天線之各者中天線端面之邊緣與包圍該天線端面之相鄰部之邊緣一致而不實質上形成階差的面。
本揭示之一態樣之製造方法係製造具有二維排列之複數個微細構造而作為光學元件發揮功能之、作為光學元件之超穎介面構造體。該製造方法至少具備層形成步驟、開口步驟、蝕刻步驟、沈積步驟、及去除步驟。於層形成步驟中，準備具有相互對向之上表面及下表面之基板，且於該基板之上表面上形成遮罩層。於開口步驟中，於基板上之遮罩層形成複數個開口部。於蝕刻步驟中，經由複數個開口部蝕刻基板，藉此於該基板形成複數個凹部。於沈積步驟中，經由複數個開口部，將具有與基板之折射率不同之折射率的天線材料沈積於基板上。於去除步驟中，去除遮罩層。尤其，於沈積步驟中，以由基板之上表面中被遮罩層覆蓋之區域、及天線材料之經由開口部露出之上表面兩者構成平坦面之方式，經由複數個開口部將天線材料沈積於基板上。 [發明之效果]
根據本揭示之各種態樣，可提供一種能實現期望之光學特性之超穎介面構造體及超穎介面構造體之製造方法。
[本案發明之實施形態之說明] 首先分別個別地列舉本揭示之實施形態之內容進行說明。 (1)本揭示之一態樣之超穎介面構造體係具有相互對向之第1面及第2面，且具有沿該第1面排列之複數個微細構造之光學元件，且具備基材、與複數條天線。基材設置於第1面與第2面間。又，基材具有設置於第1面與基部間之相鄰部。複數條天線作為複數個微細構造設置於第1面與基部間。又，複數條天線各自具有第1折射率、與構成第1面之一部分之天線端面。相鄰部以使一部分位於複數條天線間之方式設置於第1面與基部間。又，相鄰部構成與第1折射率不同之第2折射率、及第1面之其餘部分。再者，該超穎介面構造體中，複數個天線端面及相鄰部端面構成平坦面作為第1面。另，「平坦面」意指複數條天線之各者中天線端面之邊緣與包圍該天線端面之相鄰部之邊緣一致而不實質上形成階差的面。
根據該超穎介面構造體，由於由複數個天線端面及相鄰部端面之兩者構成平坦面，故抑制因散射致使透過光朝不規則之方向行進。又，該超穎介面構造體中，亦可不於複數個天線端面上設置與基材同種類之材料。因此，該超穎介面構造體表面材料之選擇之自由度較高。結果，該超穎介面構造體可實現期望之光學特性。
(2)作為本揭示之一態樣，該超穎介面構造體亦可進而具備被覆層。被覆層具有與第1折射率及與第2折射率不同之第3折射率。又，被覆層以被覆第1面之方式相對於相鄰部而設置於基部之相反側。例如，可藉由以與天線端面及相鄰部端面相比強度更高之材料形成被覆層，而使該被覆層具備作為第1面(平坦面)之保護層之功能。又，藉由以具有與用途相應之較佳折射率之材料形成被覆層，而有效地抑制第1面中之界面反射(提高透過光之透過率)。結果，該超穎介面構造體藉由適當選擇構成被覆層之材料而提高超穎介面構造體之功能性。
(3)作為本揭示之一態樣(超穎介面構造體)，較佳為複數條天線以各自之天線端面於第1面中構成二維矩陣之方式排列。於該情形時，該超穎介面構造體可實現例如光學元件之一例(可實現期望之光學特性)。
(4)作為本揭示之一態樣(超穎介面構造體)，為實現期望之透鏡功能，而調整由複數條天線及相鄰部構成之天線部分之實效折射率分佈。具體而言，天線部分構成為，由各自之重心位於第1面上之至少一條基準線上之天線端面構成之一維排列，包含天線端面之大小(例如由天線端面之面積、最大徑等規定)、天線端面之形狀、及至少任一者沿該基準線變化的排列圖案。即，自正交於第1面之方向觀察該第1面時，關於複數條天線，端面之大小、端面之形狀、及排列間距之至少任一者於該第1面內變化。如上所述，該超穎介面構造體可藉由控制天線之大小、形狀、及排列間距(配置)之至少任一者而控制天線部分中各部之實效折射率。如此，該超穎介面構造體藉由調整天線部分中各部之實效折射率而與先前之半球形狀之透鏡相比，可將透鏡薄型化。
另，可二維地調整天線部分之實效折射率分佈。例如，於作為上述基準線，將相互交叉之複數條基準線設定於第1面上之情形時，以天線端面之大小(由天線端面之面積規定)、天線端面之形狀、及排列間距之至少任一者沿複數條基準線之各者變化之方式，調節天線之構造及/或排列間距。本說明書中，「排列間距」為複數條天線之天線端面所在之面上規定之距離，以重心位於1條基準線上且彼此相鄰之天線端面間之重心間距離而賦予。
(5)作為本揭示之一態樣(超穎介面構造體)，較佳對第1面輸入於300 nm以上且2000 nm以下之範圍內具有波長之光。又，較佳為複數條天線以上述排列間距短於輸入之光之波長之方式排列。於該情形時，由於以短於輸入之光之波長之間距排列複數條天線，故輸入之光如超穎介面構造體為連續介質般動作。結果，該超穎介面構造體可實現例如光學元件之一例(實現期望之光學特性)。
(6)本揭示之一態樣之製造方法製造具備二維排列之複數個微細構造之作為光學元件發揮功能之超穎介面構造體。該製造方法至少具備層形成步驟、開口步驟、蝕刻步驟、沈積步驟、及去除步驟。於層形成步驟中，準備具有相互對向之上表面及下表面之基板，且於該基板之上表面上形成遮罩層。於開口步驟中，於基板上之遮罩層形成複數個開口部。於蝕刻步驟中，經由複數個開口部蝕刻基板，藉此於該基板形成複數個凹部。於沈積步驟中，經由複數個開口部，將具有與基板之折射率不同之折射率的天線材料沈積於該基板上。於去除步驟中，去除遮罩層。尤其，於沈積步驟中，以由基板之上表面中被遮罩層覆蓋之區域、及分別經由複數個開口部露出之天線材料之上表面之兩者構成平坦面之方式，經由複數個開口部於基板上沈積天線材料。
此處，例如非專利文獻1所揭示，對與基板同種類之材料沈積於基板上及天線材料上而填埋天線材料之構造體，亦考慮藉由化學機械研磨(CMP：chemical mechanical polishing)等方法研磨與基板同種類之材料直至天線材料之端面露出，藉此形成平坦面。然而，於該方法中，由於天線材料之端面相對於基板之端面被深度研磨成凹面狀(即，由於產生凹陷)，而使該構造體之表面構成凹凸面。因此，於該方法中，難以實現期望之光學特性。
相對於此，根據本實施形態之製造方法，可不使用化學機械研磨等方法形成平坦面。且，由於以複數個天線端面及相鄰部端面之兩者構成平坦面，故抑制因散射致使透過光朝不規則之方向行進。又，該製造方法中，由於可不於複數個天線端面上設置與基板同種類之材料，故超穎介面構造體表面材料之選擇之自由度較高。結果，該製造方法可實現期望之光學特性。
(7)作為本揭示之一態樣(製造方法)，該製造方法亦可進而具備被覆步驟作為於去除步驟後執行之步驟。於被覆步驟中，以被覆平坦面之方式設置具有與基板之折射率及天線材料之折射率之兩者不同之折射率的被覆材料。例如，可藉由與天線端面及相鄰部端面相比強度更高之材料形成被覆層，而使該被覆層具備作為平坦面之保護層之功能。又，可藉由以具有與用途相應之較佳折射率之材料形成被覆層而有效地抑制平坦面中之界面反射(提高透過光之透過率)。結果，該製造方法可藉由適當選擇構成被覆層之材料而提高超穎介面構造體之功能性。
(8)作為本揭示之一態樣(製造方法)，於開口步驟中，較佳以複數個凹部二維矩陣狀地形成於基板之上表面之方式於遮罩層形成複數個開口部。於該情形時，該製造方法可實現例如光學元件之一例(實現期望之光學特性)。
(9)作為本揭示之一態樣(製造方法)，於開口步驟中，以由複數個凹部之開口中各自之重心位於上表面上之至少一條基準線上之開口(基板之上表面上由凹部之開口端包圍之區域)構成之一維排列，包含凹部開口之大小、凹部開口之形狀、及排列間距之至少任一者沿該基準線變化的排列圖案之方式，於遮罩層形成複數個開口部。結果，於蝕刻步驟中，以由複數個凹部之開口中各自之重心位於上表面上之至少一條基準線上之開口構成之一維排列，包含凹部開口之大小(由凹部開口之面積規定)、凹部開口之形狀、及排列間距之至少任一者沿該基準線變化的排列圖案之方式，於基板之上表面設置複數個凹部。即，自正交於基板之上表面之方向觀察該上表面時，關於複數條天線，端面大小、端面之形狀及排列間距之至少任一者於該上表面內變化。於該情形時，超穎介面構造體可藉由控制應成為天線之凹部各者之開口之大小、開口之形狀、及排列間距(配置)之至少任一者而控制天線部分(由分別沈積有天線材料之複數個凹部與設置有該等複數個凹部之基板之一部分構成的部分)之實效折射率。因此，該製造方法藉由調整天線部分之實效折射率，與先前之半球形狀之透鏡相比，可將透鏡薄型化。另，作為基準線，將複數條基準線設定於基板之上表面上，並使凹部開口之大小、凹部開口之形狀、及配置間距之至少任一者沿各基準線變化，藉此，亦可二維調整天線部分之實效折射率分佈。
(10)作為本揭示之一態樣(製造方法)，較佳對平坦面輸入具有300 nm以上且2000 nm以下之範圍之波長之光。又，於開口步驟中，較佳以短於輸入之光之波長之間距排列複數個凹部之方式，於遮罩層形成複數個開口部。結果，於蝕刻步驟中，設置於基板之複數個凹部於該基板之上表面上以短於輸入之光之波長之間距排列。於該情形時，由於以短於輸入之光之波長之間距排列複數條天線，故輸入之光如超穎介面構造體為連續介質般動作。因此，該製造方法可實現例如光學元件之一例(實現期望之光學特性)。
以上，該[本案發明之實施形態之說明]欄中所列舉之各態樣可應用於其餘之所有之態樣之各者、或該等其餘之態樣之所有組合。
[本案發明之實施形態之細節] 以下，一面參照隨附圖式一面詳細地說明本揭示之超穎介面構造體及超穎介面構造體之製造方法之具體構造。另，本發明並非限定於該等例示者，而由專利申請範圍所示，且意圖包含與專利申請範圍均等之涵義及範圍內之所有變更。又，於圖式之說明中對同一要件標註同一符號而省略重複之說明。
(超穎介面構造體之構成) 圖1係顯示本實施形態之超穎介面構造體60之俯視圖。圖2係模式性顯示圖1之超穎介面構造體60之一部分之前視圖。圖1及圖2所示之超穎介面構造體60為具備超穎介面構造之構造體。「超穎介面構造」為藉由設置排列於構造體之複數個微細構造而使該構造體作為光學元件發揮功能之構造。例如，作為超穎介面構造，例示代表性之下述6種方式(以下稱為「第1方式～第6方式」)。
超穎介面構造之第1方式係所謂之Multi-Resonance(多諧振)方式，於上述非專利文獻2中詳細敘述。第1方式例如具備電漿子天線，且具有藉由流通於該電漿子天線之電流而形成特徵之對稱模式及非對稱模式之2種共振模式。
超穎介面構造之第2方式係所謂之GAP-Plasmon方式，於上述非專利文獻3中詳細敘述。第2方式為例如以MIM(Metal-Insulater-Metal：金屬-絕緣體-金屬)構造為基本構成之反射型超穎介面構造，且藉由間隙表面電漿子模式調變光之相位。間隙表面電漿子模式是指依存於上部天線與下部天線之感應電流朝相反方向而於介電質內產生較強之磁共振的模式。據此，可藉由改變天線之長度而效率良好地調變反射相位。
超穎介面構造之第3方式係所謂之Pancharatnam-Berry phase(PB phase)方式，於上述非專利文獻4中詳細敘述。第3方式例如藉由調變同一形狀之天線之角度而調變相位。
超穎介面構造之第4方式係所謂之Huygens-metasurface方式，於上述非專利文獻5及上述非專利文獻6中詳細敘述。第4方式例如藉由同時調整具有獨立之電磁場特性之介質之界面處之電偶極子、磁偶極子而減小反射率。
超穎介面構造之第5方式係所謂之High-Contrast方式，於上述非專利文獻7中詳細敘述。第5方式例如利用天線與周圍介質之折射率之差較大，而實現低Q值之法布里-佩洛共振之複數模式。該等複數模式包含電偶極子及磁偶極子。
超穎介面構造之第6方式係所謂之Gradient-Index方式，於上述非專利文獻8中詳細敘述。第6方式係藉由折射率互不相同之介質之單位單元中之填充率之變化而調變相位(實效折射率)。
超穎介面構造體60呈薄膜狀或平板狀。超穎介面構造體60具備基材68、複數條天線70、及被覆層80。超穎介面構造體60中，由基材68及複數條天線70構成之部分具有平坦面61作為其一側之面(稍後敘述細節)。被覆層80被覆平坦面61，且具有被覆面81作為平坦面61之相反側之面。另，以下之說明中，將平行於超穎介面構造體60之平坦面61之方向設為「XY方向(平行於XY平面之方向)」，將正交於超穎介面構造體60之平坦面61之方向設為「Z方向」。
基材68係成為超穎介面構造體60之基體之構件，且保持複數條天線70。基材68呈例如薄膜狀或平板狀。自Z方向觀察之基部62之大小無特別限定。又，沿Z方向觀察之基材68之形狀無特別限定，於圖1之例中為矩形狀。基材68亦可包含石英。於該情形時，基材68具有之折射率為1.45左右。
基材68具有基部62、及與基部62相鄰之相鄰部66。基部62與相鄰部68一體形成。「一體形成」意指形成為單一構件。
基部62呈薄膜狀或平板狀。基部62之厚度亦可為例如100 nm以上且3 mm以下。於沿Z方向觀察基材68時，該基部62之大小及形狀與基材68之大小及形狀一致。自Z方向觀察之基部62之大小無特別限定。又，自Z方向觀察之基部62之形狀無特別限定，於圖1之例中為與基材68相同之矩形狀。於由石英形成包含基部62之基材68之情形時，基部62之折射率為1.45左右。複數條天線70分別位於基部62一側之基部62上(稍後敘述細節)。
相鄰部66為基部62上位於複數條天線70間之部分，且與基部62一體形成。「位於複數條天線70間」意指例如以無間隙地填埋複數條天線70間之方式定位。即，複數條天線70埋設於相鄰部66。另，相鄰部66亦可不與基部62一體形成。換言之，相鄰部66與基部62亦可由移動性分開之構件之組合構成。
相鄰部66具有與天線70具有之第1折射率不同之第2折射率。於包含相鄰部66之基材68包含石英之情形時，第2折射率為1.45左右。另，於超穎介面構造體60作為光學元件構成光學系統之一部分時，於超穎介面構造體60之平坦面61抵接於其他構件(例如觀察對象物或受光器等)之情形時，亦可將第2折射率設定為如該第2折射率與該其他構件之折射率之差小於空氣之折射率與該其他構件之折射率之差的值。藉由減小超穎介面構造體60與其他構件間之折射率之差，而抑制其他構件上之界面反射(菲涅爾反射)。
相鄰部66包含其下方側(基部62之相反側)之端面即相鄰部端面67。相鄰部端面67為沿Z方向觀察平坦面61時，由去除天線70之下方側(基部62之相反側)之端面即天線端面71所在之部分的面而構成。相鄰部端面67構成平坦面61之一部分。
各天線70為超穎介面構造中之微細構造。各天線70為配置於基部62之下方側，且用以調整超穎構造體60之平坦面61附近之實效折射率的構件。如上所述，各天線70排列於基部62之一側之基部62上，且於基部62之相反側各自具有天線端面71。本實施形態中，各天線70呈軸線沿Z方向延伸之柱狀，更具體而言呈圓柱狀。另，各天線70之形狀只要可控制超穎介面構造體60之實效折射率，則未必限定於圓柱狀，又不限定於柱狀。關於實效折射率，稍後敘述。
各天線70具有與第2折射率不同之第1折射率。各天線70包含例如矽。於該情形時，第1折射率為3.5左右。
各天線70以天線端面71露出於平坦面61之方式配置。即，相鄰部端面67構成平坦面61之一部分，相對於此，各天線端面71構成平坦面61之其餘部分。複數個天線端面71及相鄰部端面67為同一平面。即，複數個天線端面71及相鄰部端面67構成大致連續之平面即平坦面61。另，「平坦」作為實質上無階差之狀態，亦可意指例如垂直於該面之方向上，高低差為20 nm以內(即，相對於假想性之基準面，於-10 nm以上+10 nm以下之範圍內包含有平坦面61之各部)的狀態。另，於該情形時，關於平坦面61是否平坦，亦可以不對超穎介面構造體60之光學特性造成較大影響之程度之去除了製造上產生之極微小之不平整及毛刺等之部分而判斷。
各天線70於沿Z方向觀察平坦面61時2維排列。尤其，本實施形態中，各天線70於沿Z方向觀察平坦面61時格子狀即矩陣狀地排列。各天線70之排列間距亦可如下決定。即，於對超穎介面構造體60輸入特定波長之光之情形時，各天線70於沿Z方向觀察平坦面61時，亦可以短於輸入至超穎介面構造體60之光之波長之特定間距排列。另，「特定波長」可為例如100 nm以上且5200 nm以下之波長，亦可為300 nm以上且2000 nm以下之波長。「特定間距」可於配置複數條天線70之全體區域中皆相同，亦可因配置有複數條天線70之區域之局部而異，還可沿配置複數條天線70之區域逐漸變化。又，「特定間距」亦可為例如特定波長之20%以上且100%以下，具體而言可為100 nm以上且5200 nm以下。於該情形時，可藉由複數條天線70較佳地使光折射。
又，超穎介面構造體60中，沿Z方向觀察平坦面61時，複數條天線70之大小、形狀、及排列間距之至少任一者亦可於平坦面61內變化。此處，「於平坦面61內變化」意指亦可因平坦面61中之位置而異。藉此，天線70可調整超穎介面構造體60於平坦面61附近之實效折射率(稍後敘述細節)。
超穎介面構造體60中，配置有複數條天線70之部分即天線部分72形成超穎介面構造。「天線部分72」具體而言為超穎介面構造體60中由複數條天線70及相鄰部66構成之部分。更具體而言，天線部分72為超穎介面構造體60中，Z方向上，由天線70之天線端面71之位置至天線70之天線端面71之相反側之端面73之位置之範圍而特定的部分，且為XY方向(平行於XY平面之面上)上，由包含複數條天線70之範圍而特定之部分(圖中之虛線部分)。
此處，對超穎介面構造體60作為透鏡發揮功能之情況，參照圖3及圖4進行說明。圖3係用以說明超穎介面構造體60中實效折射率具有分佈之圖。圖4係用以說明透過超穎介面構造體60之光之路徑之圖。「具有分佈」意指可因其之位置而具有不同之狀態或值。另，圖3及圖4中，省略了被覆層80。又，於圖3及圖4中，例示於正面形成有積體電路11c之半導體器件11作為觀察對象物，且使超穎介面構造體60之平坦面61抵接於半導體器件11之背面。超穎介面構造體60於天線部分72中具有以下之實效折射率neff 。即，於將天線部分72之單位體積之天線70之填充率設為a、將第1折射率設為nms 、將第2折射率設為nb 之情形時，實效折射率neff 以下述之式(1)表示。 [數1]
Figure 02_image001
如上所述，於沿Z方向觀察平坦面61時，天線70之大小、形狀、及排列之間距之至少任一者於平坦面61內變化。例如，於圖3顯示天線70之大小於平坦面61內變化之例。圖3中，超穎介面構造體60被分割成單位體積之部分V1、V2、V3。且，圖3中，分別圖示對各部分V1、V2、V3自超穎介面構造體60之上方側輸入同相位之光之情形時，透過至超穎介面構造體60之下方側之透過光中成為同相位之位置P1、P2、P3。
各部分V1、V2、V3中，天線70之大小(天線端面71之面積，即沿Z方向觀察平坦面61時之天線70之剖面積)互不相同。此處，部分V1中為天線70a、與相鄰部66a。又，部分V2中為天線70b、與相鄰部66b。又，部分V3中為天線70c、與相鄰部66c。天線70a、天線70b、天線70c依序增大。即，部分V1、V2、V3中，天線70之填充率a依序提高。
藉此，根據上述之式(1)算出之各部分V1、V2、V3之實效折射率neff 按照部分V1、V2、V3之順序增大，且天線部分72之實效折射率neff 具有分佈。透過至超穎介面構造體60之下方側之透過光中成為同相位之位置P1、位置P2、位置P3依序縮短與平坦面61之距離。如此，透過光中產生相位差之結果，如圖4所示，光R因超穎介面構造體60而折射，且藉由調整天線部分72之實效折射率neff ，超穎介面構造體60作為透鏡發揮功能。尤其，例如，藉由使天線部分72之實效折射率neff 同心圓狀地變化，超穎介面構造體60作為透鏡更佳地發揮功能。另，藉由以短於輸入之光之波長之間距排列複數條天線70，輸入之光如天線部分72為具有實效折射率neff 之連續介質般動作。
返回至圖1及圖2，被覆層80具有與第1折射率及第2折射率不同之第3折射率，且被覆平坦面61。被覆層80具有平坦之被覆面81作為平坦面61之相反側之面。被覆層80使平坦面61之各種功能性提高。例如，被覆層80可藉由以與天線端面71及相鄰部端面67相比強度更高之材料形成，而作為平坦面61之保護層發揮功能。或，藉由選擇具有與用途相應之較佳之折射率之材料作為被覆層80之材料，可使被覆層80抑制平坦面61中之界面反射，而使透過光之透過率提高。被覆層80之材料亦可為例如二氧化矽(SiO2 )、氮化矽(Si3 N4 )等。又，被覆層80之厚度可設為例如30 nm以上且300 nm以下。藉由設為該範圍之厚度，被覆層80可具有充足之強度作為平坦面61之保護層發揮功能，且抑制光之透過率降低。
(超穎介面構造體之第1製造方法) 參照圖5(a)～圖5(c)及圖6(a)～圖6(c)，對超穎介面構造體60之第1製造方法進行說明。圖5(a)～圖5(c)及圖6(a)～圖6(c)係用以說明超穎介面構造體60之第1製造方法之圖。
首先，如圖5(a)所示，準備由具有第2折射率之第2材料形成之基板90。作為第2材料，列舉例如石英。基板90之形狀亦可為薄膜狀或平板狀。該基板90成為超穎介面構造體60之基部62及相鄰部66。
接著，於基板90上形成有作為抗蝕劑之遮罩層91(層形成步驟)。遮罩層91藉由例如電子束抗蝕劑塗布而形成於基板90之上表面90a上。作為遮罩層91之材料，列舉例如ZEP520A等電子束抗蝕劑。遮罩層91之厚度可設為例如300 nm左右。
接著，如圖5(b)所示，於形成於基板90上之遮罩層91形成複數個開口部92(開口步驟)。開口部92亦可藉由對遮罩層91進行電子束描繪及顯影而形成。
各開口部92亦可於沿正交於基板90之上表面90a之方向觀察該上表面90a時，以格子狀排列之方式形成。更具體而言，於對製造之超穎介面構造體60輸入特定波長之光之情形下，各開口部92亦可於沿正交於基板90之上表面90a之方向觀察該上表面90a時，以短於特定波長之間距排列而形成。此處，形成之開口部92之大小、形狀、及排列間距為天線70之大小、形狀、及排列間距。開口部92之開口形狀亦可為例如直徑50 nm以上且270 nm以下之圓形狀。又，開口部92亦可例如以300 nm之間距排列之方式形成。再者，於沿正交於基板90之上表面90a之方向觀察該上表面90a時，複數個開口部92之大小、形狀、及排列間距之至少任一者亦可於基板90之上表面90a內變化。此處，「於基板90之上表面92a內變化」意指亦可因基板90之上表面92a中之位置而異。
接著，如圖5(c)所示，經由複數個開口部92進行蝕刻，而於基板90形成複數個凹部90c(蝕刻步驟)。蝕刻亦可進行例如乾蝕刻，尤其亦可進行反應性離子蝕刻(RIE：Reactive Ion Etching)。蝕刻不自基板90之上表面90a貫通至下表面90b(第2面)，而自上表面90a進行至基板90之內部。藉此，於基板90之上表面90a形成特定深度(蝕刻深度)之凹部90c。蝕刻深度可設為例如500 nm左右。
另，於上述之開口步驟中，於以格子狀排列之方式形成各開口部92之情形時，於蝕刻步驟中，各凹部90c於沿正交於基板90之上表面90a之方向觀察上表面90a時，格子狀排列而形成。尤其，於對製造之超穎介面構造體60輸入特定波長之光之情形時，於上述開口步驟中，各開口部92以短於特定波長之間距排列而形成。此時，於蝕刻步驟中，各凹部90c亦於沿正交於基板90之上表面90a之方向觀察該上表面90a時，以短於特定波長之間距排列而形成。再者，於上述開口步驟中，於複數個開口部92之大小、形狀、及排列間距之至少任一者於基板90之上表面90a內變化時，於蝕刻步驟中，各凹部90c形成為，於沿正交於基板90之上表面90a之方向觀察該上表面90a時，複數個凹部90c之大小、形狀、及排列間距之至少任一者於基板90之上表面90a內變化。
接著，如圖6(a)所示，經由各開口部92，於基板90上沈積包含與第2材料不同之第1材料的天線材料93(沈積步驟)。此處，沈積於基板90之凹部90c之天線材料93成為天線70。此時，天線材料93亦沈積於遮罩層91上。第1材料具有與第2折射率不同之第1折射率。作為使天線材料93沈積於基板90上之方法，列舉例如脈衝雷射蒸鍍及電阻加熱蒸鍍。於進行脈衝雷射蒸鍍之情形時，作為第1材料列舉例如矽、鍺。另一方面，於進行電阻加熱蒸鍍之情形時，作為第1材料列舉例如金、銀、鉻。
於沈積步驟中，以基板90之上表面90a及天線材料93之上表面93a構成平坦面(第1面)61之方式沈積天線材料93。即，沈積於基板90上之天線材料93之厚度與蝕刻步驟中形成於基板90之上表面90a之凹部90c之深度相同。藉此，基板90之上表面90a、及沈積於基板90上之天線材料93之上表面93a成為同一平面。即，由基板90之上表面90a及天線材料93之上表面93a構成平坦面61。沈積於基板90上之天線材料93之厚度可設為例如500 nm左右。沈積於基板90上之天線材料93之厚度例如亦可藉由預先取得特定條件下之沈積時間與沈積之天線材料93之厚度之關係，並調整沈積步驟中之沈積時間而控制。
接著，如圖6(b)所示，去除遮罩層91(去除步驟)。即，剝離抗蝕劑。藉此，與遮罩層91一同，亦去除沈積於遮罩層91上之天線材料93。其結果，由基板90之上表面90a及沈積於基板90上之天線材料93之上表面93a形成之平坦面61露出。
接著，如圖6(c)所示，藉由具有與第1折射率不同且與第2折射率不同之第3折射率的被覆材料99被覆平坦面61(被覆步驟)。該被覆材料99成為超穎介面構造體60之被覆層80。經過以上之步驟，製造超穎介面構造體60。
(超穎介面構造體之第2製造方法) 參照圖7(a)～圖10(b)，對超穎介面構造體60之第2製造方法進行說明。圖7(a)～圖10(b)係用以說明超穎介面構造體60之第2製造方法之圖。
首先，如圖7(a)所示，準備由具有第2折射率之第2材料形成之基板90。第2製造方法中所用之基板90亦可為與上述第1製造方法中所用之基板90同樣之基板。
接著，如圖7(b)所示，於基板90上形成遮罩層95(層形成步驟)。遮罩層95藉由依序積層硬遮罩96及抗蝕劑97而形成。硬遮罩96藉由例如電阻加熱蒸鍍形成於基板90之上表面90a上。作為硬遮罩96之材料列舉例如鉻、鎳、鋁。抗蝕劑97藉由例如電子束抗蝕劑塗布形成於硬遮罩96之上表面96a上。作為抗蝕劑97之材料列舉例如ZEP520A等電子束抗蝕劑。抗蝕劑97之厚度可設為例如300 nm左右。
接著，如圖8(a)及圖8(b)所示，於形成於基板90上之遮罩層95形成複數個開口部98(開口步驟)。開口部98具備形成於硬遮罩96之硬遮罩開口部98a、及形成於抗蝕劑97之抗蝕劑開口部98b。硬遮罩開口部98a經由抗蝕劑開口部98b形成。因此，硬遮罩開口部98a及抗蝕劑開口部98b於沿正交於基板90之上表面90a之方向觀察該上表面90a時，彼此形成於同一位置。抗蝕劑開口部98b亦可藉由對抗蝕劑97進行電子束描繪及顯影而形成。硬遮罩開口部98a亦可藉由對硬遮罩96進行電感耦合型反應性離子蝕刻(ICP-RIE：Induced Coupled Plasma-Reactive Ion Etching)而形成。
各開口部98亦可以與上述第1製造方法中之各開口部92同樣地排列之方式形成。即，各開口部98亦可於沿正交於基板90之上表面90a之方向觀察該上表面90a時，以格子狀排列之方式形成。更具體而言，於對製造之超穎介面構造體60輸入特定波長之光之情形下，各開口部98亦可於沿正交於基板90之上表面90a之方向觀察該上表面90a時，以短於特定波長之間距排列而形成。此處，所要形成之開口部98之大小、形狀、及排列間距，為天線70之大小、形狀、及排列間距。開口部98之開口形狀亦可為例如直徑80 nm以上且260 nm以下之圓形狀。又，開口部98亦可形成為例如以300 nm之間距排列。再者，於沿正交於基板90之上表面90a之方向觀察該上表面90a時，複數個開口部98之大小、形狀、及排列間距之至少任一者亦可於基板90之上表面90a內變化。
接著，如圖9(a)所示，經由複數個開口部98進行蝕刻，而於基板90形成複數個凹部90c(蝕刻步驟)。蝕刻步驟亦可與上述第1製造方法中之蝕刻步驟同樣地進行。
另，各凹部90c亦可形成為與上述第1製造方法中之各凹部90c同樣地排列。即，於上述開口步驟中，於以格子狀排列之方式形成各開口部98時，於蝕刻步驟中，各凹部90c於沿正交於基板90之上表面90a之方向觀察該上表面90a時，形成為格子狀排列。尤其，於對所要製造之超穎介面構造體60輸入特定波長之光之情形時，於上述開口步驟中，各開口部98形成為短於特定波長之間距排列。此時，於蝕刻步驟中，各凹部90c於沿正交於基板90之上表面90a之方向觀察該上表面90a時，形成為短於特定波長之間距排列。再者，於上述開口步驟中，於複數個開口部98之大小、形狀、及排列間距之至少任一者於基板90之上表面90a內變化時，於蝕刻步驟中，各凹部90c於沿正交於基板90之上表面90a之方向觀察該上表面90a時，以複數個凹部90c之大小、形狀、及排列間距之至少任一者於基板90之上表面90a內變化之方式形成。
接著，如圖9(b)所示，經由各開口部98，於基板90上沈積包含與第2材料不同之第1材料的天線材料93(沈積步驟)。沈積步驟亦可與上述第1製造方法中之沈積步驟同樣地進行。基板90之上表面90a、及沈積於基板90上之天線材料93之上表面93a成為同一平面。即，由基板90之上表面90a及天線材料93之上表面93a構成平坦面61。
接著，如圖10(a)所示，去除遮罩層95(去除步驟)。即，剝離硬遮罩96。藉此，與硬遮罩96一同地，亦將形成於硬遮罩96上之抗蝕劑97及沈積於該抗蝕劑97上之天線材料93去除。其結果，由基板90之上表面90a及沈積於基板90上之天線材料93之上表面93a形成之平坦面61露出。
接著，如圖10(b)所示，以被覆材料99被覆平坦面61(被覆步驟)。被覆步驟亦可以與上述第1製造方法中之沈積步驟同樣地進行。該被覆材料99成為超穎介面構造體60之被覆層80。經過以上之步驟製造超穎介面構造體60。
(超穎介面構造體之第1應用例) 參照圖11，對超穎介面構造體60之對照射光學系統S1之第1應用例進行說明。圖11係顯示使用超穎介面構造體60之照射光學系統S1之圖。
如圖11所示，照射光學系統S1為將使用超穎介面構造體60聚光之光照射至樣本T之光學系統。照射光學系統S1具備超穎介面構造體60、光源100、及透鏡101。圖11之例中，超穎介面構造體60由複數條天線72及相鄰部66構成之天線部分72之實效折射率具有分佈，藉此，天線部分72作為透鏡發揮功能。圖11所例示之樣本T於其之正面Ta形成有成為照射對象之部分(未圖示)，且其之背面Tb呈平面狀。超穎介面構造體60例如以被覆面81抵接(密接)於樣本T之背面Tb之方式配置。
光源100亦可為例如輸出紅外雷射光等之光的雷射光源。透鏡101為例如準直透鏡，由光源100輸出之光以成為平行光束之方式調整後輸入至超穎介面構造體60之被覆面81之相反側之背面63。輸入至超穎介面構造體60之背面63之平行光束由超穎介面構造體60聚光，並照射至位於樣本T之正面Ta之成為照射對象之部分。另，照射光學系統S1未必限定於上述之光學系統，亦可根據需要進而配置例如透鏡、鏡面等。
(超穎介面構造體之第2應用例) 參照圖12，對超穎介面構造體60之對觀察光學系統S2之第2應用例進行說明。圖12係顯示使用超穎介面構造體60之觀察光學系統S2之圖。
如圖12所示，觀察光學系統S2係使用超穎介面構造體60令透過樣本T之光聚光，並以受光器102受光(觀察)之光學系統。觀察光學系統S2具備超穎介面構造體60、光源100、透鏡101、及受光器102。圖12之例中，超穎介面構造體60由複數條天線70及相鄰部66構成之天線部分72之實效折射率具有分佈，藉此，天線部分72作為透鏡發揮功能。如圖12所示，樣本T亦可收納於透光管C等。超穎介面構造體60例如於受光器102上載置被覆面81。
光源100亦可為例如輸出紅外雷射光等之光的雷射光源。透鏡101為例如準直透鏡，由光源100輸出之光以成為平行光束之方式調整後輸入至超穎介面構造體60之背面63。輸入至超穎介面構造體60之背面63之平行光束由超穎介面構造體60聚光，並照射至受光器102之受光部102a。藉此，受光器102取得樣本T之圖像。另，觀察光學系統S2未必限定於上述之光學系統，亦可根據需要進而配置例如透鏡、鏡面等。
(超穎介面構造體之第3應用例) 參照圖13對超穎介面構造體60之對光及觀察光學系統S3之第3應用例進行說明。圖13係顯示使用超穎介面構造體60之受光及觀察光學系統S3之圖。
如圖13所示，受光及觀察光學系統S3係將使用超穎介面構造體60聚光之光照射至樣本T，並經由分光器103以受光器102對該反射光受光(觀察)的光學系統。受光及觀察光學系統S3具備超穎介面構造體60、光源100、透鏡101、受光器102、及分光器103。於圖13之例中，超穎介面構造體60由複數條天線70及相鄰部66構成之天線部分72之實效折射率具有分佈，藉此，天線部分72作為透鏡發揮功能。圖13所例示之樣本T於其之正面Ta形成有成為觀察對象之部分(未圖示)，且其之背面Tb呈平面狀。超穎介面構造體60例如以被覆面81抵接(密接)於樣本T之背面Tb之方式配置。
光源100亦可為例如輸出紅外雷射光等之光的雷射光源。透鏡101為例如準直透鏡，使光源100輸出之光調整為平行光束後透過分光器103輸入至超穎介面構造體60之背面63。輸入至超穎介面構造體60之背面63之平行光束由超穎介面構造體60聚光，並照射至位於樣本T之正面Ta之成為觀察對象之部分。平行光束於成為觀察對象之部分中反射，反射光藉由超穎介面構造體60再次復原成平行光束，並藉由分光器103朝受光器102反射。藉此，受光器102取得樣本T之圖像。另，受光及觀察光學系統S3未必限定於上述之光學系統，亦可根據需要進而配置例如透鏡、鏡面等。
(作用及效果) 如以上所說明，根據超穎介面構造體60，複數個天線端面71及相鄰部端面67構成平坦面61。因此，抑制因散射致使透過光朝不規則之方向行進。又，該超穎介面構造體60中，亦可不於複數個天線端面71上設置與基材68同種類之材料。因此，表面材料之選擇之自由度較高。因此，該超穎介面構造體60可實現期望之光學特性。
超穎介面構造體60中，相鄰部66於基部62上位於複數條天線70間。即，複數條天線70埋設於相鄰部66。藉此，各天線70中露出於外部之面減少。如此，藉由限定各天線70之露出面，而抑制各天線70表面之氧化。又，於該天線70包含金屬之情形時，藉由如此限定各天線70之露出面，而抑制各天線70表面之硫化。換言之，各天線70於化學上變得不敏感。再者，由相鄰部66自側方實體性支持各天線70。因此，於例如超穎介面構造體60之平坦面61抵接於觀察對象物之情形時，可緩衝對各天線70輸入之力，而保護各天線70。
超穎介面構造體60具有與第1折射率及第2折射率不同之第3折射率，且具備被覆平坦面61之被覆層80。例如，於被覆層80包含與天線端面71及相鄰部端面67相比強度更高之材料之情形時，可使該被覆層80具備作為平坦面61之保護層之功能。又，於被覆層80包含具有與用途相應之較佳折射率之材料之情形時，抑制平坦面61中之界面反射，而可提高透過光之透過率。因此，該超穎介面構造體60可藉由適當選擇構成被覆層80之材料而提高超穎介面構造體60之功能性。
超穎介面構造體60中，複數條天線70之各者於沿正交於平坦面61之方向觀察該平坦面61時，格子狀排列。藉此，由於該超穎介面構造體60可實現例如光學元件之一例，故可實現期望之光學特性。
超穎介面構造體60中，對平坦面61輸入波長為例如300 nm以上且2000 nm以下之光。於該情形時，複數條天線70於沿正交於平坦面61之方向觀察該平坦面61時，以短於該波長之間距排列。結果，由於該超穎介面構造體60以短於輸入之光之波長之間距排列複數條天線70之各者，故輸入之光如超穎介面構造體60為連續介質般動作。因此，由於該超穎介面構造體60可實現例如光學元件之一例，故可實現期望之光學特性。
又，超穎介面構造體60中，於沿正交於平坦面61之方向觀察該平坦面61時，複數條天線70之大小、形狀、及排列間距之至少任一者於平坦面61內變化。因此，由複數條天線70及相鄰部66構成之天線部分72之實效折射率具有分佈，而使天線部分72作為透鏡發揮功能。該超穎介面構造體60可藉由控制天線70之大小、形狀、及排列間距之至少任一者而控制天線部分72之實效折射率。藉此，該超穎介面構造體60可藉由調整天線部分72之實效折射率，而與先前之半球形狀之透鏡相比，將透鏡薄型化。
此處，例如上述非專利文獻1所揭示，於藉由於基板上及天線材料上沈積與基板同種類之材料而填埋該天線材料之構造體中，亦考慮藉由化學機械研磨(CMP：chemical mechanical polishing)等方法研磨與基板同種類之材料直至天線材料之端面露出，藉此形成平坦面。然而，於該方法中，因致使天線材料之端面相對於基板之端面深度研磨成凹面狀(即，由於產生凹陷)，而使該構造體之表面構成凹凸面。因此，於該方法中，難以實現期望之光學特性。
相對於此，根據本實施形態之超穎介面構造體60之製造方法，可不使用化學機械研磨等方法形成平坦面61。且，由於複數個天線端面71及相鄰部端面67構成平坦面61，故抑制因散射致使透過光朝不規則之方向行進。又，該超穎介面構造體60之製造方法中，亦可不於複數個天線端面71上設置與基板90同種類之材料。因此，該構造體表面材料之選擇之自由度較高。從而於該超穎介面構造體60之製造方法中可實現期望之光學特性。
超穎介面構造體60之製造方法具備：被覆步驟，其於去除步驟後，由具有與第1折射率不同且與第2折射率不同之第3折射率之被覆材料99被覆平坦面61。藉此，例如，於被覆層80包含與天線端面71及相鄰部端面67相比強度更高之材料之情形時，可使該被覆層80具備作為平坦面61之保護層之功能。又，於被覆層80包含具有與用途相應之較佳折射率之材料之情形時，抑制平坦面61中之界面反射，而可期待提高透過光之透過率。因此，該超穎介面構造體60之製造方法中，可藉由適當選擇構成被覆層80之材料而提高超穎介面構造體60之功能性。
超穎介面構造體60之製造方法中，於蝕刻步驟中，複數個凹部90c之各者於沿正交於基板90之上表面90a之方向觀察該上表面90a時，以格子狀排列之方式形成。藉此，該超穎介面構造體60之製造方法中，由於可實現例如光學元件之一例，故可實現期望之光學特性。
超穎介面構造體60之製造方法中，對平坦面61輸入波長為例如300 nm以上且2000 nm以下之光。蝕刻步驟中，各凹部90c於沿正交於基板90之上表面90a之方向觀察該上表面90a時，以短於該波長之間距排列而形成。如此，超穎介面構造體60之製造方法中，由於以短於輸入之光之波長之間距排列各天線70，故輸入之光如超穎介面構造體60為連續介質般動作。因此，該超穎介面構造體60之製造方法中，由於可實現例如光學元件之一例，故可實現期望之光學特性。
又，超穎介面構造體60之製造方法中，於蝕刻步驟中，各凹部90c以於沿正交於基板90之上表面90a之方向觀察該上表面90a時，複數個凹部90c之大小、形狀、及排列間距之至少任一者於基板90之上表面90a內變化之方式形成。藉此，該超穎介面構造體60之製造方法中，可藉由控制天線70之大小、形狀、及排列間距之至少任一者而控制天線部分72之實效折射率。再者，該超穎介面構造體60之製造方法中，可藉由調整天線部分72之實效折射率，而與先前之半球形狀之透鏡相比，將透鏡薄型化。
(變化例) 上述實施形態可以基於業者之知識實施了各種變更、改良後之各種形態加以實施。
圖14係顯示變化例之超穎介面構造體60A之前視圖。圖15(a)及圖15(b)係顯示圖14之超穎介面構造體60A之各天線部分之俯視圖。超穎介面構造體60A亦可如圖14中虛線所示，於平坦面61之相反側具備具有與天線部分72同樣之構成之其他之天線部分82。其他之天線部分82與天線部分72同樣地埋設於基材68。或，超穎介面構造體60A亦可代替其他之天線部分82而如圖14中之二點鏈線所示，於平坦面61之相反側具備形成於基材68上之進而其他天線部分82A。進而其他天線部分82A亦可由例如立設於基材68之複數條天線構成，又可於該等複數條天線之間形成空氣層。圖14及圖15(a)～圖15(b)中，超穎介面構造體60A作為透鏡發揮功能，且抵接於積體電路11c形成於正面之半導體器件11之背面。如此，於超穎介面構造體60A作為透鏡發揮功能時，較僅具備天線部分72之超穎介面構造體60，透鏡之數量增加。因此，光R由各天線聚光並進一步擴大倍率。另，如圖15(a)及圖15(b)所示，於沿Z方向觀察天線部分72或其他天線部分82、82A時，上述其他之天線部分82、82A之面積亦可大於天線部分72之面積。據此，由於無須於未輸入光R之區域形成天線部分72，故易於製造。
上述實施形態中，沿Z方向觀察時之超穎介面構造體60之形狀無特別限定，例如亦可為圓形狀。
上述實施形態中，未對天線70之形狀特別限定。例如，天線70亦可為與天線部分72之超穎介面構造之方式相應的形狀。
上述實施形態中，天線70之材料亦可不為矽。例如，天線70之材料亦可為鍺、金、銀、鉻、氧化鈦(TiO2 )、氮化矽等。於該等之情形時，亦可將天線部分72之實效折射率設為較佳之值。另，作為天線70之材料，於輸入至平坦面61之光為近紅外頻帶之光之情形時，亦可使用矽、鍺等，於輸入至平坦面61之光為可視域之光之情形時，亦可使用氧化鈦、氮化矽等。
上述實施形態中，天線70於沿Z方向觀察平坦面61時，不限於矩陣狀，亦可如例如蜂窩狀、放射狀等規則排列。或，天線70於沿Z方向觀察平坦面61時，亦可不規則地排列。
上述實施形態中，基部62與相鄰部66亦可不一體形成。即，基部62與相鄰部66亦可形成為實體分開之構件。於該情形時，只要至少僅相鄰部66具有第2折射率即可，基部62可不具有第2折射率。
上述實施形態中，超穎介面構造體60亦可不具備被覆層80。又，超穎介面構造體60亦可不呈薄膜狀或平板狀。
又，上述實施形態中，超穎介面構造體60藉由具備排列之複數條天線70而作為光學元件發揮功能即可，亦可不必與上述實施形態中之超穎介面構造體60同樣地發揮功能。即，超穎介面構造體60中，亦可使天線部分72之實效折射率具有分佈以作為透鏡以外之光學元件發揮功能。例如，超穎金屬介面構造體60亦可作為繞射光柵、全息圖等光學元件發揮功能。
再者，上述實施形態亦可於沈積步驟後(例如沈積步驟後且去除步驟前，去除步驟後且被覆步驟前、或被覆步驟後)至少具備加熱天線材料93之加熱步驟。據此，可提高平坦面之平坦性。
11‧‧‧半導體器件 11c‧‧‧積體電路 60‧‧‧超穎介面構造體 60A‧‧‧超穎介面構造體 61‧‧‧平坦面(第1面) 62‧‧‧基部 63‧‧‧背面 66‧‧‧相鄰部 66a‧‧‧相鄰部 66b‧‧‧相鄰部 66c‧‧‧相鄰部 67‧‧‧相鄰部端面 68‧‧‧基材 70‧‧‧天線 70a‧‧‧天線 70b‧‧‧天線 70c‧‧‧天線 71‧‧‧天線端面 72‧‧‧天線部分 73‧‧‧端面 80‧‧‧被覆層 81‧‧‧被覆面 82‧‧‧其他天線部分 82A‧‧‧進而其他天線部分 90‧‧‧基板 90a‧‧‧上表面 90b‧‧‧下表面(第2面) 90c‧‧‧凹部 91‧‧‧遮罩層 92‧‧‧開口部 93‧‧‧天線材料 93a‧‧‧上表面 95‧‧‧遮罩層 96‧‧‧硬遮罩 96a‧‧‧上表面 97‧‧‧抗蝕劑 98‧‧‧開口部 98a‧‧‧硬遮罩開口部 98b‧‧‧抗蝕劑開口部 99‧‧‧被覆材料 100‧‧‧光源 101‧‧‧透鏡 102‧‧‧受光器 102a‧‧‧受光部 103‧‧‧分光器 C‧‧‧透光管 P1‧‧‧位置 P2‧‧‧位置 P3‧‧‧位置 R‧‧‧光 S1‧‧‧照射光學系統 S2‧‧‧觀察光學系統 S3‧‧‧受光及觀察光學系統 T‧‧‧樣本 Ta‧‧‧正面 Tb‧‧‧背面 V1‧‧‧部分 V2‧‧‧部分 V3‧‧‧部分 X‧‧‧方向 Y‧‧‧方向 Z‧‧‧方向
圖1係顯示本實施形態之超穎介面構造體之俯視圖。 圖2係模式性顯示圖1之超穎介面構造體之一部分之前視圖。 圖3係用以說明超穎介面構造體中之實效折射率分佈之圖。 圖4係用以說明透過超穎介面構造體之光之路徑之圖。 圖5(a)～圖5(c)係用以說明超穎介面構造體之第1製造方法之圖(其1)。 圖6(a)～圖6(c)係用以說明超穎介面構造體之第1製造方法之圖(其2)。 圖7(a)及圖7(b)係用以說明超穎介面構造體之第2製造方法之圖(其1)。 圖8(a)及圖8(b)係用以說明超穎介面構造體之第2製造方法之圖(其2)。 圖9(a)及圖9(b)係用以說明超穎介面構造體之第2製造方法之圖(其3)。 圖10(a)及圖10(b)係用以說明超穎介面構造體之第2製造方法之圖。 圖11係顯示使用超穎介面構造體之照射光學系統之圖。 圖12係顯示使用超穎介面構造體之觀察光學系統之圖。 圖13係顯示使用超穎介面構造體之受光及觀察光學系統之圖。 圖14係顯示變化例之超穎介面構造體之前視圖。 圖15(a)及圖15(b)係顯示圖14之超穎介面構造體之各天線部分之俯視圖。
60‧‧‧超穎介面構造體
61‧‧‧平坦面(第1面)
62‧‧‧基部
66‧‧‧相鄰部
67‧‧‧相鄰部端面
68‧‧‧基材
70‧‧‧天線
71‧‧‧天線端面
72‧‧‧天線部分
73‧‧‧端面
80‧‧‧被覆層
81‧‧‧被覆面
X‧‧‧方向
Y‧‧‧方向
Z‧‧‧方向

Claims (10)

  1. 一種超穎介面構造體，其係具有相互對向之第1面及第2面、且具有沿上述第1面排列之複數個微細構造者，且具備： 基材，其具有設置於上述第1面與上述第2面間之基部、及設置於上述第1面與上述基部之間之相鄰部；及 複數條天線，其等係作為複數個上述微細構造而設置於上述第1面與上述基部之間者，且各自具有第1折射率、及構成上述第1面之一部分之天線端面；且 上述相鄰部以一部分位於複數條上述天線之間之方式設置於上述第1面與上述基部之間，且具有與上述第1折射率不同之第2折射率、及構成上述第1面之其餘部分之相鄰部端面； 由複數個上述天線端面及上述相鄰部端面構成平坦面作為上述第1面。
  2. 如請求項1之超穎介面構造體，其具備：被覆層，其係具有與上述第1折射率及上述第2折射率不同之第3折射率者，且以被覆上述第1面之方式相對於上述相鄰部設置於上述基部之相反側。
  3. 如請求項1或2之超穎介面構造體，其中複數條上述天線以複數條上述天線之上述天線端面於上述第1面上構成二維矩陣之方式排列。
  4. 如請求項1至3中任一項之超穎介面構造體，其中由複數條上述天線及上述相鄰部構成之天線部分構成為：由各自之重心位於上述第1面上之至少一條基準線上之天線端面構成之一維排列，包含上述天線端面之大小、上述天線端面之形狀、及排列間距之至少任一者沿上述基準線變化的排列圖案。
  5. 如請求項4之超穎介面構造體，其中對上述第1面，輸入於300 nm以上且2000 nm以下之範圍內具有波長之光；且 複數條上述天線以上述排列間距短於上述波長之方式排列。
  6. 一種超穎介面構造體之製造方法，其係具有二維排列之複數個微細構造之超穎介面構造體之製造方法，且具備： 層形成步驟，其準備具有相互對向之上表面及下表面之基板，且於上述基板之上述上表面上形成遮罩層； 開口步驟，其於上述基板上之上述遮罩層形成複數個開口部； 蝕刻步驟，其經由複數個上述開口部蝕刻上述基板，藉此於上述基板形成複數個凹部； 沈積步驟，其經由複數個上述開口部，將具有與上述基板之折射率不同之折射率的天線材料沈積於上述基板上；及 去除步驟，其去除上述遮罩層；且 於上述沈積步驟中，以由上述基板之上表面中以上述遮罩層覆蓋之區域、及經由複數個上述開口部分別露出之上述天線材料之上表面兩者構成平坦面之方式，經由複數個上述開口部將上述天線材料沈積於上述基板上。
  7. 如請求項6之超穎介面構造體之製造方法，其進而具備：被覆步驟，其於上述去除步驟之後，由具有與上述基板之折射率及上述天線材料之折射率兩者不同之折射率的被覆材料被覆上述平坦面。
  8. 如請求項6或7之超穎介面構造體之製造方法，其中於上述開口步驟中，以於上述基板之上述上表面二維矩陣狀地形成複數個上述凹部之方式，於上述遮罩層形成複數個上述開口部。
  9. 如請求項6至8中任一項之超穎介面構造體之製造方法，其中於上述開口步驟中，以由複數個上述凹部之開口中各自之重心位於上述上表面上之至少一條基準線上之開口構成的一維排列，包含上述開口之大小、上述開口之形狀、及排列間距之至少任一者沿上述基準線變化的排列圖案之方式，於上述遮罩層形成複數個上述開口部。
  10. 如請求項9之超穎介面構造體之製造方法，其中對上述平坦面輸入具有300 nm以上且2000 nm以下之範圍之波長之光；且 於上述開口步驟中，以在上述排列間距短於上述波長之狀態下排列複數個上述凹部之方式，於上述遮罩層形成複數個上述開口部。
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