近接場光発生素子の製造方法
【課題】 本発明の目的は、高度な微細加工技術を用いなくても、素子先端部分を簡便かつ低コストで加工することである。
【解決手段】 本発明は、多角推の形状をした錐台１０２を有し、錐台１０２の先端に形成された開口から近接場光を発生する近接場光発生素子の製造方法であって、錐台１０２の側面上に金属膜を形成する形成工程と、金属膜を形成した後に錐台１０２の側面上と頂面において残存している金属膜の残滓に対して外力を与えることにより残滓を除去する残滓除去工程とを含む。
【解決手段】 本発明は、多角推の形状をした錐台１０２を有し、錐台１０２の先端に形成された開口から近接場光を発生する近接場光発生素子の製造方法であって、錐台１０２の側面上に金属膜を形成する形成工程と、金属膜を形成した後に錐台１０２の側面上と頂面において残存している金属膜の残滓に対して外力を与えることにより残滓を除去する残滓除去工程とを含む。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、近接場光を発生させる近接場光発生素子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近接場光発生素子は、高密度な情報記録再生を行う光記録装置における光ヘッドや、高解像度での観察を行う近接場光顕微鏡における光プローブなどに用いられている。近接場光技術は、光の回折限界を超える微小領域の光学情報を扱うことが出来るため、従来の光技術では到達し得ない、高い記録密度や分解能を得られると期待されている。
【０００３】
近接場光発生素子は、微小かつ強力な近接場光のスポットを得ることが主たる課題である。その課題に対して、既にいくつかの形状が提案されている。特許文献１では、近接場光発生素子の先端に設けた光学的開口の輪郭形状を三角形として、入射光の偏光方向と三角形の一辺が直交する構造にすることで、その一辺に局在化した強い近接場光を発生させている（三角開口方式）。非特許文献１および特許文献２では、四角錐の４つの側面のうち対向する２面に金属膜を形成し、その２面が四角錐頂点付近で光の波長以下のギャップを有し、２面の金属膜はそれぞれギャップ部に曲率半径が数十ｎｍ 以下の頂点を有しており、ギャップ部に局在化した強い近接場光を発生させている（ボウタイアンテナ方式）。
【０００４】
特許文献１の三角開口方式の近接場光発生素子については既に製造方法が開示されており、比較的容易に製造することが出来る。しかしながら、非特許文献１および特許文献２のボウタイアンテナ方式の近接場光発生素子については、金属膜頂点やギャップ部の形状に数ｎｍ から数十ｎｍ 程度の加工を必要とすることから、一般的には電子線描画装置や集束イオンビーム装置などの極めて高度な微細加工技術を用いている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１ −１１８５４３ 号公報
【特許文献２】特開２００２ −２２１４７８ 号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】Technical Digest of 6th international conference on nearfield optics and related techniques, the Netherlands,Aug.27-31,2000,p100
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述した従来技術のうち、ボウタイアンテナ方式の近接場光発生素子の製造において、金属膜頂点やギャップ部の形状加工に用いる高度な微細加工技術では、一回工程で近接場光発生素子単体のみでしか加工ができず、特に近接場光発生素子の先端部分（素子先端部分）を加工するのに長時間が掛かり、更に加工費用が高くなることから、比較的簡便かつ大量生産に適したボウタイアンテナ方式の近接場光発生素子の製造方法が求められている。
【０００８】
そこで、本発明は以上の点に鑑みてなされたものであり、高度な微細加工技術を用いなくても、上記素子先端部分を簡便かつ低コストで加工することができる近接場光発生素子の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するため本発明の製造方法は、多角錐の形状をした錐台を有し、前記錐台の先端に形成された開口から近接場光を発生する近接場光発生素子の製造方法であって、前記錐台の側面上に金属膜を形成する形成工程と、前記金属膜を形成した後に前記錐台の前記側面上と頂面において残存している前記金属膜の残滓に対して外力を与えることにより前記残滓を除去する残滓除去工程と、を含むことを特徴とするものである。
また、前記残滓除去工程は、研磨材を用いることにより前記残滓を研磨して除去する工程を含むことを特徴とするものである。
また、前記残滓除去工程は、前記頂面に残存している前記残滓に対して前記外力による衝撃を与えて前記残滓を塑性変形させた後、超音波洗浄により前記残滓を除去することを特徴とするものである。
また、前記残滓除去工程は、前記残滓に対して所定圧力の気体を噴き付けることにより、前記残滓を除去することを特徴とするものである。
また、前記残滓除去工程は、前記残滓に対して所定圧力の気体により固体粒子を噴き付け、前記残滓を除去することを特徴とするものである。
また、前記残滓除去工程は、溶液中に前記金属膜を浸漬した状態で前記残滓を研磨することを特徴とするものである。
また、前記残滓除去工程は、前記研磨を開始した後に超音波洗浄を行うことを特徴とするものである。
【００１０】
また、前記所定圧力の気体により前記固体粒子を噴き付ける工程において、時間経過に伴って前記固体粒子の径とは異なる径を有する他の固体粒子を噴き付ける工程を含むことを特徴とするものである。
また、前記研磨材と前記残滓との摩擦抵抗は、前記研磨材により前記残滓が少なくなるにつれて減少するものであり、前記研磨を行う工程において、前記摩擦抵抗を測定し、測定した前記摩擦抵抗が所定値に達するまで前記残滓を研磨することを特徴とするものである。
また、前記研磨材は、表面に凹凸部を有しかつ前記凹凸部は前記錐台よりも柔らかい部材からなることを特徴とするものである。
また、前記部材が繊維からなることを特徴とするものである。
また、前記部材が多孔質の素材からなることを特徴とするものである。
また、前記残滓除去工程は、前記錐台の向かい合う２つの側面上に前記金属膜を成形した後に前記２つの側面上のそれぞれに残った前記残滓を同時に除去する工程からなることを特徴とするものである。
また、前記残滓除去工程は、まず前記錐台の向かい合う２つの側面のいずれかの一側面に前記金属膜を成形した後に残った前記残滓を除去し、次に他側面に前記金属膜を成形した後に残った前記残滓を除去することを特徴とするものである。
また、前記錐台は複数個からなり、前記複数個の前記錐台の向かい合う前記２つの側面上に金属膜を形成した後、前記複数個の前記錐台のそれぞれに残った前記残滓の除去を同時に行うことを特徴とするものである。
また、前記金属膜がＡｕ からなることを特徴とするものである。
また、前記固体粒子はドライアイス粉末からなることを特徴とするものである。
また、前記形成工程は、前記錐台の第一の側面、及び前記錐台の面のうち、前記第一の側面に対向する第二の側面を除く他面に犠牲層を形成する工程と、前記第一の側面に対向する第二の側面と前記犠牲層の少なくとも一部との上に前記金属膜の母材を形成する工程と、前記母材を形成した後に、前記犠牲層と前記犠牲層の上の前記母材をリフトオフ法を用い除去する工程と、を含むことを特徴とするものである。
また、前記犠牲層が金属からなることを特徴とするものである。
また、前記犠牲層の膜厚が５ｎｍ 以上かつ１００ｎｍ 以下であることを特徴とするものである。
また、前記残滓除去工程において、前記錐台の後端側から先端側に向けて光を照射し、前記錐台の前記開口から外部へ透過される光の透過率を測定し、測定した前記透過率が所定値に達するまで前記残滓を研磨することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、高度な微細加工技術を用いなくても、上記素子先端部分を簡便かつ低コストで加工することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施の形態１における近接場光発生素子の概略図である。
【図２】本発明の実施の形態１における近接場光発生素子の製造方法を示す断面図である。
【図３】本発明の実施の形態１における近接場光発生素子の製造方法を示す断面図と側面図である。
【図４】本発明の実施の形態１における近接場光発生素子の製造方法を示す断面図と側面図である。
【図５】本発明の実施の形態１における近接場光発生素子の断面拡大図と上面図である。
【図６】本発明の実施の形態１における近接場光発生素子の断面拡大図と上面図である。
【図７】本発明の実施の形態１における近接場光発生素子の断面拡大図と上面図と斜視図である。
【図８】本発明の実施の形態１における近接場光発生素子の製造方法を示す断面拡大図と上面図である。
【図９】本発明の実施の形態１における近接場光発生素子の製造方法を示す断面拡大図である。
【図１０】本発明の実施の形態１における近接場光発生素子の製造方法を示す断面拡大図と上面図である。
【図１１】本発明の実施の形態１における近接場光発生素子の製造方法を示す斜視図と断面拡大図である。
【図１２】本発明の実施の形態１における近接場光発生素子の上面図と断面拡大図と斜視図である。
【図１３】本発明の実施の形態１における近接場光発生素子の製造方法を示す断面図と側面図である。
【図１４】本発明の実施の形態１における近接場光発生素子の製造方法を示す断面図と側面図である。
【図１５】本発明の実施の形態２における近接場光発生素子の製造方法を示す断面図と側面図である。
【図１６】本発明の実施の形態２における近接場光発生素子の製造方法を示す断面図と側面図である。
【図１７】本発明の実施の形態３における近接場光発生素子の製造方法を示す断面図である。
【図１８】本発明の実施の形態３における近接場光発生素子の製造方法を示す断面図である。
【図１９】本発明の実施の形態３における近接場光発生素子の断面図である。
【図２０】本発明の実施の形態４における近接場光発生素子の製造方法を示す断面図である。
【図２１】本発明の実施の形態５における近接場光発生素子の製造方法を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
（実施の形態１）
図１に本発明の実施の形態１における近接場光発生素子の概略を示す。図１（ａ ）は斜視図であり、図１（ｂ ）は上面図である。光学的に透明な基板１０１上に四角錐台１０２が配置され、四角錐台１０２は側面１０２ａ（図１ では金属膜１０３ に隠れて見えない）、１０２ｂ （図１ では金属膜１０４に隠れて見えない）、１０２ｃ 、１０２ｄ および頂面１０２ｅ を有する。基板１０１ は石英ガラスなどを用いる。側面１０２ａと側面１０ ２ｂは互いに対向配置され、また側面１０２ｃと側面１０２ｄも互いに対向配置されている。側面１０２ａ上には金属膜１０３が形成され、側面１０２ｂ上には金属膜１０４ が形成されている。金属膜１０３および金属膜１０４はいずれも膜厚数ｎｍ から数十ｎｍ 程度のＡｕ 膜を用いる。この金属膜１０３と金属膜１０４がいわゆるボウタイアンテナを形成している。
【００１４】
頂面１０２ｅは長方形であり、側面１０２ａおよび側面１０２ｂに接する辺の長さをｄ１とし、側面１０２ｃおよび側面１０２ｄに接する辺の長さをｇ１とする。側面１０２ａおよび側面１０２ｂ上の金属膜１０３および金属膜１０４は、頂面１０２ｅ近傍において先鋭化された形状を有しており、その鋭さがｄ１で表される。また、金属膜１０３と金属膜１０４は頂面１０２ｅ近傍において隙間を有しており、その大きさがｇ１によって表される。ｄ１ 、ｇ１のいずれも数ｎｍから数十ｎｍ程度の値を有する。
【００１５】
図２は、本発明の実施の形態１ における近接場光発生素子の四角錐台１０２の製造方法を示す断面図である。側面１０２ａと側面１０２ｂおよび頂面１０２ｅを横切り、基板１０１に垂直な面を断面Ａ とし、側面１０２ｃと側面１０２ｄ および頂面１０２ｅ を横切り基板１０１に垂直な面を断面Ｂとする。図２左に断面Ａ 、図２右に断面Ｂにおける断面図を示す。
【００１６】
まず、ステップＳ２０１に示すように、基板１０１の上面にエッチングマスク２０１を形成する。エッチングマスク２０１はフォトリソグラフィーで加工されたフォトレジスト薄膜である。エッチングマスク２０１は長方形であり、その２辺は断面Ａ に平行であり、それらの長さはｇ２である。残りの２辺は断面Ｂに平行であり、それらの長さはｄ２である。
【００１７】
次にステップＳ２０２に示すように、基板１０１のエッチングをおこなう。エッチングはウエットエッチングでもドライエッチングでも良いが、等方性エッチングである必要がある。例えば、基板１０１ を石英ガラスとすると、フッ化水素酸水溶液によるウエットエッチングを用いると良い。基板１０１ のエッチングにより、エッチングマスク２０１の下には四角錐台１０２が形成される。
【００１８】
次にステップＳ２０３に示すように、エッチングマスク２０１を除去する。エッチングマスク２０１の除去にはアセトンなどの有機溶媒や発煙硝酸などを用いる。エッチングマスク２０１を除去すると、四角錐台１０２の頂面１０２ｅが露出する。頂面１０２ｅは、上述したように、長方形であり一辺の長さがｄ１ 、直交するもう一辺の長さがｇ１となっている。ここで重要なのは、ｄ１とｇ１の比が、エッチングマスク２０１の辺の長さｄ２とｇ２の比と等しいことである。エッチングマスク２０１の縦横比と基板１０１のエッチング量を調整することで、ｄ１とｇ１それぞれの寸法を制御することが出来る。
図３（ａ）は四角錐台１０２の側面１０２ａ上に金属膜を形成する方法を示す断面図である。まず、ステップＳ３０１のように、側面１０２ｂ上に、側面１０２ｂに対して垂直な方向Ｄ３０１から、スプレーコート法など指向性を有する樹脂膜形成方法を用いて、犠牲層３０１を形成する。このとき犠牲層３０１は、側面１０２ｂだけでなく、側面１０２ｂに隣接する側面１０２ｃ 、１０２ｄおよび頂面１０２ｅ上にも形成される。成膜方法の指向性により陰になるから、側面１０２ｂと向かい合わせとなる側面１０２ａ上には、犠牲層３０１は形成されない。犠牲層３０１はフォトレジストなどの樹脂膜からなり、その膜厚は数十ｎｍ から数μｍである。
【００１９】
次に、ステップＳ３０２に示すように、側面１０２ａ上に、側面１０２ａに対して垂直な方向Ｄ３０２から、真空蒸着法など指向性を有する金属膜形成方法を用いて、金属膜３０２を形成する。このとき、金属膜３０２は側面１０２ａ上と頂面１０２ｅ に載る犠牲層３０１ 上だけでなく、側面１０２ｃ 、１０２ｄに載る犠牲層３０１上にも形成される。
【００２０】
次に、ステップＳ３０３に示すように、犠牲層３０１をアセトンなどの有機溶媒を用いてリフトオフする。また、その際に超音波を付加するとより容易に犠牲層３０１を剥離することが出来る。このとき、犠牲層３０１に載る金属膜３０２も剥離され、側面１０２ａに載る金属膜３０２のみが残る。金属膜３０２の頂面１０２ｅ側には残滓３０３が残る。図３（ｂ）は図３（ａ）のＳ３０３においてのＤ３０３方向の側面図である。図３（ｂ）に示すように、側面側にも残滓３０３ａ、３０３ｂが残る。
【００２１】
次に、図４（ａ） は四角錐台１０２の側面１０２ｂ上に金属膜を形成する方法を示す断面図である。ステップＳ４０１ に示すように、側面１０２ａ上に、側面１０２ａに対して垂直な方向Ｄ４０１から、スプレーコート法など指向性を有するフォトレジスト形成方法を用いて、犠牲層４０１ を形成する。このとき犠牲層４０１は、側面１０２ａだけでなく、側面１０２ａに隣接する側面１０２ｃ 、１０２ｄおよび頂面１０２ｅ上にも形成される。成膜方法の指向性により陰になるから、側面１０２ａと向かい合わせとなる側面１０２ｂ上には、犠牲層４０１は形成されない。犠牲層４０１はフォトレジストからなり、その膜厚は数十ｎｍ から数μｍである。
【００２２】
次に、ステップＳ４０２に示すように、側面１０２ｂ上に、側面１０２ｂに対して垂直な方向Ｄ４０２から、真空蒸着法など指向性を有する金属膜形成方法を用いて、金属膜４０２を形成する。このとき、金属膜４０２は側面１０２ｂ上と頂面１０２ｅに載る犠牲層４０１上だけでなく、側面１０２ｃ 、１０２ｄに載る犠牲層４０１上にも形成される。 次に、ステップＳ４０３に示すように、アセトンなどの有機溶媒を用いて犠牲層４０１を剥離する。また、その際に超音波を付加するとより容易に犠牲層４０１を剥離することが出来る。このとき、犠牲層４０１に載る金属膜４０２も剥離され、側面１０２ｂに載る金属膜４０２のみが残る。金属膜４０２の頂面１０２ｅ側には残滓４０３が残る。図４（ｂ）は４３（ａ）のＳ４０３においてのＤ４０３方向の側面図である。図４（ｂ）に示すように、側面側にも残滓４０３ａ、４０３ｂが残る。
【００２３】
次に、最後の工程として、前記残滓３０３、３０３ａ、３０３ｂと４０３、４０３ａ、４０３ｂを除去することで、ステップＳ４０４の近接場光発生素子の金属膜１０３と１０４が加工される。
【００２４】
以下に、図４での残滓３０３と残滓４０３が残るメカニズムについてその詳細を述べる。図５（ａ）は、図３のステップＳ３０２の頂面近傍の拡大図であり、図５（ｂ）は、その上面図である。図５の状態からリフトオフ法を利用し、犠牲層３０１を剥離すると犠牲層３０１に載る金属膜３０２も剥離される。そのとき側面１０２ａ上には金属膜３０２の一部である金属膜３０２ａが残るが、それと共に頂面１０２ｅ側にも金属膜３０２の一部である金属膜３０２ｅが図３に示す残滓３０３として残ってしまう。また、残滓３０３が残る同様なメカニズムにより、金属膜１０３の下側面１０２ａと１０２ａに隣接する２側面１０２ｃと１０２ｄが成す稜線にも、図３に示す残滓３０３ａ、３０３ｂが残る。
【００２５】
残滓３０３と３０３ａ、３０３ｂが残っている詳細な様子を図６に示す。図６（ａ）は図３のステップ３０３の頂面近傍の拡大図であり、図６（ｂ）はその上面図である。
また、図４のステップＳ４０１の犠牲層４０１をリフトオフしても前記と同様なメカニズムで図４のステップＳ４０３のように残滓４０３が残ってしまう。また、残滓４０３が残る同様なメカニズムにより、金属膜１０４の下側面１０２ｂと１０２ｂに近接する２側面１０２ｃと１０２ｄが成す稜線にも、残滓４０３ａ、４０３ｂが残る。図７（ａ）は、図４のステップＳ４０３の頂面近傍の拡大図であり、図７（ｂ）は、その上面図である。また、図７（ｃ）は図４のステップＳ４０３の斜視図であり、それぞれ残滓３０３、３０３ａ、３０３ｂと残滓４０３、４０３ａ、４０３ｂが残っていることがわかる。
【００２６】
次の図８では、残滓３０３、３０３ａ、３０３ｂと残滓４０３、４０３ａ、４０３ｂを除去する方法を示す。四角錐台１０２の上方および側方から、外力Ｐ８０１から外力Ｐ８０５の内、いずれかの外力を与えて、残滓３０３、３０３ａ、３０３ｂと残滓４０３、４０３ａ、４０３ｂを同時に塑性変形させ除去する。前記残滓除去方法の詳細については以下に述べる。
【００２７】
まず、図９（ａ）に示すように、研磨材Ｗ９０１を用いＤ９０１方向に研磨を行うことで残滓３０３と残滓４０３を同時に除去することができる。また、図９（ｂ）のように、錐台１０２を囲むような研磨材Ｗ９０２を用い、Ｄ９０２方向に研磨を行うことで、残滓３０３、３０３ａ、３０３ｂと残滓４０３、４０３ａ、４０３ｂを同時に除去することができる。その際には、アセトン中に浸漬した状態で行うこともできる。前記の方法と超音波洗浄を並行して行うことで更に効率よく残滓３０３、３０３ａ、３０３ｂと残滓４０３、４０３ａ、４０３ｂを除去することができる。また、表面に凹凸部を有しかつ前記凹凸部が四角錐台１０２より柔らかい材質である研磨材Ｗ９０１またはＷ９０２を用いると、四角錐台１０２を傷付けることなく研磨を行うことができる。また、四角錐台１０２の凹凸部が繊維からなりあるいは多孔質である場合は更なる研磨効果が得られる。
また、図１０（ａ）に示すように、残滓３０３と４０３の上方から、Ｗ１００１ を用いＤ１００１方向へ衝撃を与え残滓３０３と残滓４０３を、図１０（ｂ ）の１００１と１００２のような形に塑性変形させる。その後、更に超音波洗浄を追加することで残滓３０３と残滓４０３を同時に除去することができる。
【００２８】
また、図１１（ａ）に示すように、ＣＯ２ガスジェット（ドライアイスペレット）の吹き付け洗浄などのように、高圧力（所定圧力）を有する気体でドライアイスＳ１１０１などの固体粒子を四角錐台１０２の上方からＤ１１０１方向に吹き付ける方法を用いることによっても、残滓３０３、３０３ａ、３０３ｂと残滓４０３、４０３ａ、４０３ｂを除去することが出来る。なお、上記所定圧力を有する気体には、例えば圧縮空気などが挙げられる。
【００２９】
なお、圧縮空気の所定圧力は、８〜１４気圧の範囲内であることが好ましい。但し、金属残滓のサイズによっては圧縮空気の所定圧力が当該範囲外であっても、金属残滓を取り去ることができるのは勿論のことである。
【００３０】
また、図１１（ｂ）のように、残滓３０３と残滓４０３ の突出部先端の延長線から所定の角度を持ったＤ１１０１ 方向から高圧力の気体によりドライアイスＳ１１０１などの固体粒子を吹き付ける方法を用いると、残滓３０３ と残滓４０３ を容易に除去することが出来る。また、前記の所定の角度が約９０ 度である場合、残滓にかかる力が最大となり更なる残滓の除去効果が得られる。前記所定の角度を持った前記固体粒子を吹き付ける方法は残滓３０３ａ、３０３ｂと残滓４０３ａ、４０３ｂの除去にも用いることができる。
【００３１】
なお、所定圧力の気体により固体粒子を噴き付ける工程において、時間経過に伴って固体粒子の径とは異なる径を有する他の固体粒子が吹き付けられてもよい。当該他の固体粒子には、最初に吹き付けられた固体粒子の種類と同一であってもよいし、異なっていてもよい。
【００３２】
ＣＯ２ガスジェット吹き付け洗浄の原理は、約−８０℃のドライアイス粒子を圧縮空気によってノズルから残滓３０３、３０３ａ、３０３ｂと残滓４０３、４０３ａ、４０３ｂに衝突させる。その時、衝撃力による前記残滓の除去効果１と、また前記残滓が急激に冷却化されることで、マイクロクラックの発生による前記残滓の除去効果２が生まれる。また、前記残滓の界面に到達したドライアイス粒子が昇華する際の膨張エネルギーが発生することによって更なる前記残滓の除去効果３が生まれる。ＣＯ２ガスジェット吹き付け洗浄は対象物になる錐台１０２を傷つける事はなく、残滓３０３、３０３ａ、３０３ｂと残滓４０３、４０３ａ、４０３ｂのみを除去することかできる方法である。
【００３３】
また、冷却された前記高圧力の気体だけを噴き付けることでも、前記の残滓除去効果２と３による残滓３０３、３０３ａ、３０３ｂと残滓４０３、４０３ａ、４０３ｂを除去することができる。
【００３４】
図１２は残滓３０３、３０３ａ、３０３ｂと残滓４０３、４０３ａ、４０３ｂの除去後の頂面附近の様子を示す。図１２（ａ）は図４ステップＳ４０４の頂面近傍の拡大図であり、図１２（ｂ）は図４ステップＳ４０４の頂面近傍の上面図である。また、図１２（ｃ）は図４ステップＳ４０４の頂面近傍の斜視図である。残滓３０３、３０３ａ、３０３ｂと残滓４０３、４０３ａ、４０３ｂを除去することで、図１２に示すように近接場光発生素子の近接場光発現に必要なサイズｄ１ 、ｇ１を持つ頂面１０２ｅを製造することができる。
【００３５】
また、前記のいずれかの残滓除去方法を利用し、残滓３０３、３０３ａ、３０３ｂと残滓４０３、４０３ａ、４０３ｂを同時に除去しなくても、図１３（ａ）と（ｂ）に示すように、ステップＳ３０３での残滓３０３、３０３ａ、３０３ｂを除去した後、また図１４（ａ）と（ｂ）のステップＳ４０３での残滓４０３、４０３ａ、４０３ｂを除去することで、残滓３０３、３０３ａ、３０３ｂと４０３、４０３ａ、４０３ｂをそれぞれ除去することができる。残滓３０３、３０３ａ、３０３ｂを先に除去することにより、図１４のステップＳ４０１での犠牲層４０１の形成を容易かつ精度よく行うことができる。
また、犠牲層３０１と犠牲層４０１を薄くすることで、残滓３０３、３０３ａ、３０３ｂと残滓４０３、４０３ａ、４０３ｂを更に低減させることができ、より容易に残滓３０３、３０３ａ、３０３ｂと残滓４０３、４０３ａ、４０３ｂを除去することができる。
【００３６】
本実施の形態でのすべての説明は、四角錐体以外の多面の側面を有する錐台に対しても有効である。マスクパターンを変更することで多面の側面を有する錐台を製造してから、金属膜の形成方法や残滓除去方法などは四角錐台での方法とほぼ同様である。
本実施の形態では、基板１０１上に複数個の四角錐台１０２を形成しても、金属膜形成時に互いに陰にならないため都合がよい。
【００３７】
かかる本実施の形態の特徴によれば、ボウタイアンテナ方式の近接場光発生素子の最も重要なパラメータである２面の金属膜の頂面近傍での鋭さ、および頂面近傍での２面の金属膜の隙間を電子線描画装置や集束イオンビーム装置などの極めて高度な微細加工技術を用いなくも、容易に十分な精度で加工することができる。更に錐台に金属膜を成形した後、比較的低レベルな金属膜残滓除去方法を用いることで、容易に前記の鋭さ、および前記の隙間を数ｎｍから数十ｎｍ程度とすることができる。
また、金属膜形成方法や金属膜の残滓を除去する手段が比較的簡単であるため、近接場光発生素子の製造において歩留まりが向上し低価額 での大量生産が可能になる。
また、残滓の除去により入射光の集光効率が向上することでＳ/Ｎ 比が向上し、より強力な近接場光を発生させることができる。集光効率が向上するということは比較的弱い入射光でも近接場光の発生が可能となり消費電力が減少する。
【００３８】
（実施の形態２）
図１５は、本発明の実施の形態２における近接場光発生素子の製造方法を示す断面図である。本実施の形態は実施の形態１に類似なものであるが、犠牲層として樹脂膜の代わりに金属膜を用いる点が異なる。以下に詳細を述べる。製造する近接場光発生素子の形状は図１に示したものとほぼ同様である。図１５ は四角錐台１０２の側面１０２ａ上に金属膜を形成する方法を示す断面図である。図１５左に断面Ａ 、図１０右に断面Ｂにおける断面図を示す。まず実施の形態１と同様の方法で四角錐台１０２を基板１０１上に形成する。つまり、図２のステップＳ２０３までは同様に加工をおこなう。
【００３９】
次に、ステップＳ１５０１に示すように、側面１０２ｂ上に、側面１０２ｂに対して垂直な方向Ｄ１５０１から、真空蒸着法など指向性を有する成膜方法を用いて、犠牲層１５０１を形成する。このとき犠牲層１５０１は、側面１０２ｂだけでなく、側面１０２ｂに隣接する側面１０２ｃ 、１０２ｄおよび頂面１０２ｅ上にも形成される。成膜方法の指向性により陰になるから、側面１０２ｂと向かい合う側面１０２ａ上には、犠牲層１５０１は形成されない。犠牲層１５０１はＡｌ膜からなり、その膜厚は数ｎｍ から数百ｎｍである。
【００４０】
次に、ステップＳ１５０２に示すように、側面１０２ａ上に、側面１０２ａに対して垂直な方向Ｄ１５０２ から、真空蒸着法など指向性を有する金属膜形成方法を用いて、金属膜１５０２を形成する。このとき、金属膜１５０２は側面１０２ａだけでなく、犠牲層１５０１の一部の上にも形成されている。
【００４１】
次に、ステップＳ１５０３に示すように、犠牲層１５０１を剥離する。このとき、犠牲層１５０１に載る金属膜１５０２も剥離され、側面１０２ａに載る金属膜１５０２ のみが残る。また、金属膜１５０２の頂面１０２ｅ側に残滓１５０３と側面側に図１５（ｂ）の残滓１５０３ａと１５０３ｂが残る。犠牲層１５０１の剥離には、リン酸を主成分とした水溶液を用いる。
【００４２】
次に、図１６は四角錐台１０２の側面１０２ｂ上に金属膜を形成する方法を示す断面図である。ステップＳ１６０１に示すように、側面１０２ａ上に、側面１０２ａに対して垂直な方向Ｄ１６０１から、真空蒸着法など指向性を有する成膜方法を用いて、犠牲層１６０１を形成する。このとき犠牲層１６０１は、側面１０２ａだけでなく、側面１０２ａに隣接する側面１０２ｃ 、１０２ｄおよび頂面１０２ｅ上にも形成される。成膜方法の指向性により陰になるから、側面１０２ａと向かい合わせとなる側面１０２ｂ上には、犠牲層１０１は形成されない。犠牲層１６０１はＡｌ膜からなり、その膜厚は数ｎｍ から数百ｎｍ である。
【００４３】
次に、ステップＳ１６０２に示すように、側面１０２ｂ上に、側面１０２ｂに対して垂直な方向Ｄ１６０２から、真空蒸着法など指向性を有する金属膜形成方法を用いて、金属膜１６０２を形成する。このとき、金属膜１６０２は側面１０２ｂだけでなく、犠牲層１６０１の一部の上にも形成されている。
【００４４】
次にステップＳ１６０３ に示すように、リン酸を主成分とした水溶液を用いて犠牲層１６０１をリフトオフする。このとき、犠牲層１６０１に載る金属膜１６０２も剥離され、側面１０２ａに載る金属膜１６０２のみが残る。また、金属膜１６０２の頂面１０２ｅ側に残滓１６０３と側面側に図１６（ｂ）の残滓１６０３ａと１６０３ｂが残る。
【００４５】
次に、最後の工程としてＳ１６０３に示しているように、残滓１５０３、１５０３ａ、１５０３ｂと残滓１６０３、１６０３ａ、１６０３ｂを除去することで、ステップＳ１６０４の近接場光発生素子の金属膜１０３と金属膜１０４が加工される。
【００４６】
実施の形態２においての残滓１５０３、１５０３ａ、１５０３ｂと残滓１６０３、１６０３ａ、１６０３ｂが残るメカニズムについては実施の形態１での残滓３０３と残滓４０３が残るメカニズムとほぼ同様であるため説明を省略する。
【００４７】
残滓１５０３、１５０３ａ、１５０３ｂと残滓１６０３、１６０３ａ、１６０３ｂを除去する方法としては、実施の形態１に示すような方法と同様な方法で行う。前記残滓を除去することで、図１２に示す形態とほぼ同様な近接場光発生素子の近接場光発現に必要なサイズｄ１ 、ｇ１を持つ頂面１０２ｅを製造することができる。また、実施の形態１で説明した研磨材Ｗ９０１、Ｗ９０２とほぼ同様の表面特徴や材質を有する研磨材を用いることで、残滓１５０３、１５０３ａ、１５０３ｂと残滓１６０３、１６０３ａ、１６０３ｂを効率よく除去することができる。
【００４８】
また、犠牲層１５０１と犠牲層１６０１の膜厚が５ｎｍ 以下である場合、残滓１５０３と残滓１６０３の除去度合は良くなるが犠牲層１５０１と犠牲層１６０１の剥離に長時間がかかってしまい、効率が悪い。逆に犠牲層の膜厚が５００ｎｍ 以上である場合は、犠牲層１５０１と犠牲層１６０１の剥離が短時間で行われるが、残滓１５０３と残滓１６０３の除去度合は悪くなる。犠牲層１５０１と犠牲層１６０１の膜厚が約１００ｎｍ の場合、犠牲層１５０１と犠牲層１６０１が比較的短時間で剥離でき、更に残滓１５０３と残滓１６０３の除去度合も良くなる。
【００４９】
本実施の形態でのすべての説明は、四角錐台以外の多面の側面を有する錐台に対しても有効である。
本実施の形態では、実施の形態１ の効果に加えて、真空蒸着法などの金属膜形成法を利用し犠牲層を形成するため、実施の形態１の樹脂犠牲層成膜の方法に比べ犠牲層の膜厚や指向性などの制御が容易に行われる。また、複数個の近接場光発生素子の作製において、犠牲層成膜を更に精度よく行うことができるため、金属膜形成の精度が向上すると共に、残滓のサイズやそれの低滅のための制御も比較的容易であることから、更なる歩留まり向上効果が得られる。
【００５０】
（実施の形態３ ）
実施の形態３では、実施の形態１あるいは２と同様な方法で複数個の四角錐台を製作してそれらの向かい合う両側面に金属膜を形成した後、複数個の四角錐台の頂面と側面に残っている金属膜の残滓を除去する方法を示す。
【００５１】
図９と同様な方法で図１７（ａ）に示すように、研磨材Ｗ１７０１ を用いＤ１７０１ 方向に研磨を行うことで、複数個の近接場光発生素子の側面上と頂面に残っている残滓３０３、と残滓４０３を同時に除去することができる。
【００５２】
また、図１７（ｂ）のように、錐台１０２を囲むような研磨材Ｗ１７０２を用い、Ｄ１７０２方向に研磨を行うことで、複数個の近接場光発生素子の側面上と頂面に残っている残滓３０３、３０３ａ、３０３ｂと残滓４０３、４０３ａ、４０３ｂを同時に除去することができる。
【００５３】
また、金属膜の残滓を除去する方法として、 図１０と同様な方法で図１８に示すように、Ｗ１８０２を用いＤ１８０２方向へ衝撃を与えることでも、複数個の近接場光発生素子の頂面に残っている残滓３０３と残滓４０３を同時に除去することができる。
【００５４】
前記の残滓除去方法を用い、残滓３０３、３０３ａ、３０３ｂと残滓４０３、４０３ａ、４０３ｂを除去することで、複数個の近接場光発生素子の近接場光発現に必要なサイズｄ１ 、ｇ１を持つ頂面１０２ｅを製造することができる。図１９には複数個の近接場光発生素子の残滓３０３、３０３ａ、３０３ｂと残滓４０３、４０３ａ、４０３ｂの除去後の断面図を示す。
【００５５】
本実施の形態では、実施の形態１ と２の効果に加え、近接場光発生素子の製造において複数個の金属膜残滓を同時に除去できるので、更なる近接場光発生素子の製造効率の向上効果が得られると共に大量生産に適している。
【００５６】
（実施の形態４ ）
実施の形態４では、実施の形態１と２と３での研磨材を用いた残滓除去方法において、図２０に示すように、研磨材Ｗ２００１と残滓３０３と４０３との引っかかりに対する摩擦抵抗Ｆ２００２を抵抗測定器Ｍ２００３によって測定する。次に、摩擦抵抗測定値Ｆ２００２ａをコントローラＭ２００４に与え、コントローラＭ２００４が、アクチュエータＭ２００５により研磨材Ｗ２００１を動かす力Ｆ２００６を制御するとこで、研磨終了時までＦ２００２とＦ２００６をフィードバックしながら研磨を行うことができる。前記の残滓除去方法を用いると、残滓が除去される度合をモニタリングすることができるため、更に定量的に精度かつ効率よく残滓除去を行うことができる。また大量生産にも適している。また、研磨材として図９（ｂ）のＷ９０２を用いることで、図７の残滓３０３ａ、３０３ｂと残滓４０３ａ、４０３ｂの除去においても、前記と同様な方法により前記残滓が除去される度合をモニタリングすることができ、同様な効果が得られる。
【００５７】
ここで、残滓３０３ａ、３０３ｂ、４０３ａ、４０３ｂと研磨材Ｗ２００１との摩擦抵抗Ｆ２００２は、研磨材Ｗ２００１により残滓３０３ａ、３０３ｂ、４０３ａ、４０３ｂが少なくなるにつれて減少するものである。このため、コントローラＭ２００４は、抵抗測定器Ｍ２００３によって測定された摩擦抵抗Ｆ２００２が所定値に達した場合には、アクチュエータＭ２００５の動作を停止させる。
【００５８】
これにより、残滓３０３ａ、３０３ｂ、４０３ａ、４０３ｂを適切に除去し、それ以外の部分を削らないようにすることができ、錐台１０２の先端部分において近接場光を発生し得る開口をより確実に設けることができる。
【００５９】
なお、前記の方法は複数個の近接場光発生素子の金属膜残滓除去にも有効である。
【００６０】
（実施の形態５ ）
実施の形態５では、実施の形態１と２と３に説明したいずれかの残滓除去方法と、以下に説明する残滓除去方法と並行することができる。
【００６１】
図２１に示すように、光源Ｍ２１０１からレーザー光Ｌ２１０２をレンズＭ２１０３に通し、集光された光Ｌ２１０４を基板１０１に入射させる。次に、頂面１０２ｅから透過された光Ｌ２１０５をレンズＭ２１０６で集光する。次に、光透過率測定器Ｍ２１０８が計算した検出光Ｌ２１０７の透過率Ｒ２１０９をコントローラＭ２１１０ に与え、光源Ｍ２１０１からのレーザー光Ｌ２１０２を制御することで、研磨終了時までレーザー光Ｌ２１０２と検出光Ｌ２１０７をフィードバックしながら残滓３０３、３０３ａ、３０３ｂと残滓４０３、４０３ａ、４０３ｂの除去を行うことができる。
【００６２】
前記の残滓除去方法を用いると、 残滓が除去される度合をモニタリングすることができるため、更に定量的に精度かつ効率よく残滓除去を行うことができる。また大量生産にも適している。また、前記の方法は複数個の近接場光発生素子の金属膜残滓除去にも有効である。
【００６３】
ここで、コントローラＭ２１１０は、計算された透過率Ｒ２１０９が所定値に達した場合には、残滓３０３、３０３ａ、３０３ｂ、４０３、４０３ａ、４０３ｂの研磨を停止させる。これにより、残滓３０３、３０３ａ、３０３ｂ、４０３、４０３ａ、４０３ｂを適切に除去し、それ以外の部分を削らないようにすることができ、錐台１０２の先端部分において近接場光を発生し得る開口をより確実に設けることができる。
【符号の説明】
【００６４】
１０１ 基板
１０２ 四角錐台
１０２ａ 側面
１０２ｂ 側面
１０２ｃ 側面
１０２ｄ 側面
１０２ｅ 側面
１０３ 金属膜
１０４ 金属膜
２０１ エッチングマスク
３０１ 犠牲層
Ｄ３０１ 側面１０２ｂに対して垂直な方向
３０２ 金属膜
Ｄ３０２ 側面１０２ａに対して垂直な方向
Ｄ３０３ 側面１０２ａの観察方向
３０２ａ 金属膜
３０２ｅ 金属膜
３０３、３０３ａ、３０３ｂ残滓
４０１ 犠牲層
Ｄ４０１ 側面１０２ａに対して垂直な方向
４０２ 金属膜
Ｄ４０２ 側面１０２ｂに対して垂直な方向
Ｄ４０３ 側面１０２ａの観察方向
４０３、４０３ａ、４０３ｂ残滓
Ｐ８０１ 外力
Ｐ８０２ 外力
Ｐ８０３ 外力
Ｐ８０４ 外力
Ｐ８０５ 外力
Ｗ９０１、Ｗ９０２ 研磨材
Ｄ９０１ 研磨方向
Ｗ１００１ 衝撃材
Ｄ１００１ 衝撃方向
Ｄ１１０１ 外力方向
Ｓ１１０１ 固体粒子
１５０１ 犠牲層
Ｄ１５０１ 側面１０２ｂに対して垂直な方向
１５０２ 金属膜
Ｄ１５０２ 側面１０２ａに対して垂直な方向
１５０２ａ 金属膜
１５０２ｅ 金属膜
１５０３、１５０３ａ、１５０３ｂ 残滓
１６０１ 犠牲層
Ｄ１６０１ 側面１０２ａに対して垂直な方向
１６０２ 金属膜
Ｄ１６０２ 側面１０２ｂに対して垂直な方向
１６０３、１６０３ａ、１６０３ｂ 残滓
Ｗ１７０１、Ｗ１７０２ 研磨材
Ｄ１７０１、Ｄ１７０２ 研磨方向
Ｗ１８０１ 衝撃材
Ｄ１８０１ 衝撃方向
Ｗ２００１ 研磨材
Ｆ２００２ 摩擦抵抗
Ｍ２００３ 抵抗測定器
Ｆ２００２ａ 摩擦抵抗測定値
Ｍ２００４ コントローラ
Ｍ２００５ アクチュエータ
Ｆ２００６ 研磨材Ｗ２００１を動かす力
Ｍ２１０１ 光源
Ｌ２１０２ レーザー光
Ｍ２１０３ レンズ
Ｌ２１０４ 集光光
Ｌ２１０５ 透過光
Ｍ２１０６ レンズ
Ｌ２１０７ 検出光
Ｍ２１０８ 光透過率測定器
Ｒ２１０９ 透過率
Ｍ２１１０ コントローラ
【技術分野】
【０００１】
この発明は、近接場光を発生させる近接場光発生素子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近接場光発生素子は、高密度な情報記録再生を行う光記録装置における光ヘッドや、高解像度での観察を行う近接場光顕微鏡における光プローブなどに用いられている。近接場光技術は、光の回折限界を超える微小領域の光学情報を扱うことが出来るため、従来の光技術では到達し得ない、高い記録密度や分解能を得られると期待されている。
【０００３】
近接場光発生素子は、微小かつ強力な近接場光のスポットを得ることが主たる課題である。その課題に対して、既にいくつかの形状が提案されている。特許文献１では、近接場光発生素子の先端に設けた光学的開口の輪郭形状を三角形として、入射光の偏光方向と三角形の一辺が直交する構造にすることで、その一辺に局在化した強い近接場光を発生させている（三角開口方式）。非特許文献１および特許文献２では、四角錐の４つの側面のうち対向する２面に金属膜を形成し、その２面が四角錐頂点付近で光の波長以下のギャップを有し、２面の金属膜はそれぞれギャップ部に曲率半径が数十ｎｍ 以下の頂点を有しており、ギャップ部に局在化した強い近接場光を発生させている（ボウタイアンテナ方式）。
【０００４】
特許文献１の三角開口方式の近接場光発生素子については既に製造方法が開示されており、比較的容易に製造することが出来る。しかしながら、非特許文献１および特許文献２のボウタイアンテナ方式の近接場光発生素子については、金属膜頂点やギャップ部の形状に数ｎｍ から数十ｎｍ 程度の加工を必要とすることから、一般的には電子線描画装置や集束イオンビーム装置などの極めて高度な微細加工技術を用いている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１ −１１８５４３ 号公報
【特許文献２】特開２００２ −２２１４７８ 号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】Technical Digest of 6th international conference on nearfield optics and related techniques, the Netherlands,Aug.27-31,2000,p100
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述した従来技術のうち、ボウタイアンテナ方式の近接場光発生素子の製造において、金属膜頂点やギャップ部の形状加工に用いる高度な微細加工技術では、一回工程で近接場光発生素子単体のみでしか加工ができず、特に近接場光発生素子の先端部分（素子先端部分）を加工するのに長時間が掛かり、更に加工費用が高くなることから、比較的簡便かつ大量生産に適したボウタイアンテナ方式の近接場光発生素子の製造方法が求められている。
【０００８】
そこで、本発明は以上の点に鑑みてなされたものであり、高度な微細加工技術を用いなくても、上記素子先端部分を簡便かつ低コストで加工することができる近接場光発生素子の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するため本発明の製造方法は、多角錐の形状をした錐台を有し、前記錐台の先端に形成された開口から近接場光を発生する近接場光発生素子の製造方法であって、前記錐台の側面上に金属膜を形成する形成工程と、前記金属膜を形成した後に前記錐台の前記側面上と頂面において残存している前記金属膜の残滓に対して外力を与えることにより前記残滓を除去する残滓除去工程と、を含むことを特徴とするものである。
また、前記残滓除去工程は、研磨材を用いることにより前記残滓を研磨して除去する工程を含むことを特徴とするものである。
また、前記残滓除去工程は、前記頂面に残存している前記残滓に対して前記外力による衝撃を与えて前記残滓を塑性変形させた後、超音波洗浄により前記残滓を除去することを特徴とするものである。
また、前記残滓除去工程は、前記残滓に対して所定圧力の気体を噴き付けることにより、前記残滓を除去することを特徴とするものである。
また、前記残滓除去工程は、前記残滓に対して所定圧力の気体により固体粒子を噴き付け、前記残滓を除去することを特徴とするものである。
また、前記残滓除去工程は、溶液中に前記金属膜を浸漬した状態で前記残滓を研磨することを特徴とするものである。
また、前記残滓除去工程は、前記研磨を開始した後に超音波洗浄を行うことを特徴とするものである。
【００１０】
また、前記所定圧力の気体により前記固体粒子を噴き付ける工程において、時間経過に伴って前記固体粒子の径とは異なる径を有する他の固体粒子を噴き付ける工程を含むことを特徴とするものである。
また、前記研磨材と前記残滓との摩擦抵抗は、前記研磨材により前記残滓が少なくなるにつれて減少するものであり、前記研磨を行う工程において、前記摩擦抵抗を測定し、測定した前記摩擦抵抗が所定値に達するまで前記残滓を研磨することを特徴とするものである。
また、前記研磨材は、表面に凹凸部を有しかつ前記凹凸部は前記錐台よりも柔らかい部材からなることを特徴とするものである。
また、前記部材が繊維からなることを特徴とするものである。
また、前記部材が多孔質の素材からなることを特徴とするものである。
また、前記残滓除去工程は、前記錐台の向かい合う２つの側面上に前記金属膜を成形した後に前記２つの側面上のそれぞれに残った前記残滓を同時に除去する工程からなることを特徴とするものである。
また、前記残滓除去工程は、まず前記錐台の向かい合う２つの側面のいずれかの一側面に前記金属膜を成形した後に残った前記残滓を除去し、次に他側面に前記金属膜を成形した後に残った前記残滓を除去することを特徴とするものである。
また、前記錐台は複数個からなり、前記複数個の前記錐台の向かい合う前記２つの側面上に金属膜を形成した後、前記複数個の前記錐台のそれぞれに残った前記残滓の除去を同時に行うことを特徴とするものである。
また、前記金属膜がＡｕ からなることを特徴とするものである。
また、前記固体粒子はドライアイス粉末からなることを特徴とするものである。
また、前記形成工程は、前記錐台の第一の側面、及び前記錐台の面のうち、前記第一の側面に対向する第二の側面を除く他面に犠牲層を形成する工程と、前記第一の側面に対向する第二の側面と前記犠牲層の少なくとも一部との上に前記金属膜の母材を形成する工程と、前記母材を形成した後に、前記犠牲層と前記犠牲層の上の前記母材をリフトオフ法を用い除去する工程と、を含むことを特徴とするものである。
また、前記犠牲層が金属からなることを特徴とするものである。
また、前記犠牲層の膜厚が５ｎｍ 以上かつ１００ｎｍ 以下であることを特徴とするものである。
また、前記残滓除去工程において、前記錐台の後端側から先端側に向けて光を照射し、前記錐台の前記開口から外部へ透過される光の透過率を測定し、測定した前記透過率が所定値に達するまで前記残滓を研磨することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、高度な微細加工技術を用いなくても、上記素子先端部分を簡便かつ低コストで加工することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施の形態１における近接場光発生素子の概略図である。
【図２】本発明の実施の形態１における近接場光発生素子の製造方法を示す断面図である。
【図３】本発明の実施の形態１における近接場光発生素子の製造方法を示す断面図と側面図である。
【図４】本発明の実施の形態１における近接場光発生素子の製造方法を示す断面図と側面図である。
【図５】本発明の実施の形態１における近接場光発生素子の断面拡大図と上面図である。
【図６】本発明の実施の形態１における近接場光発生素子の断面拡大図と上面図である。
【図７】本発明の実施の形態１における近接場光発生素子の断面拡大図と上面図と斜視図である。
【図８】本発明の実施の形態１における近接場光発生素子の製造方法を示す断面拡大図と上面図である。
【図９】本発明の実施の形態１における近接場光発生素子の製造方法を示す断面拡大図である。
【図１０】本発明の実施の形態１における近接場光発生素子の製造方法を示す断面拡大図と上面図である。
【図１１】本発明の実施の形態１における近接場光発生素子の製造方法を示す斜視図と断面拡大図である。
【図１２】本発明の実施の形態１における近接場光発生素子の上面図と断面拡大図と斜視図である。
【図１３】本発明の実施の形態１における近接場光発生素子の製造方法を示す断面図と側面図である。
【図１４】本発明の実施の形態１における近接場光発生素子の製造方法を示す断面図と側面図である。
【図１５】本発明の実施の形態２における近接場光発生素子の製造方法を示す断面図と側面図である。
【図１６】本発明の実施の形態２における近接場光発生素子の製造方法を示す断面図と側面図である。
【図１７】本発明の実施の形態３における近接場光発生素子の製造方法を示す断面図である。
【図１８】本発明の実施の形態３における近接場光発生素子の製造方法を示す断面図である。
【図１９】本発明の実施の形態３における近接場光発生素子の断面図である。
【図２０】本発明の実施の形態４における近接場光発生素子の製造方法を示す断面図である。
【図２１】本発明の実施の形態５における近接場光発生素子の製造方法を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
（実施の形態１）
図１に本発明の実施の形態１における近接場光発生素子の概略を示す。図１（ａ ）は斜視図であり、図１（ｂ ）は上面図である。光学的に透明な基板１０１上に四角錐台１０２が配置され、四角錐台１０２は側面１０２ａ（図１ では金属膜１０３ に隠れて見えない）、１０２ｂ （図１ では金属膜１０４に隠れて見えない）、１０２ｃ 、１０２ｄ および頂面１０２ｅ を有する。基板１０１ は石英ガラスなどを用いる。側面１０２ａと側面１０ ２ｂは互いに対向配置され、また側面１０２ｃと側面１０２ｄも互いに対向配置されている。側面１０２ａ上には金属膜１０３が形成され、側面１０２ｂ上には金属膜１０４ が形成されている。金属膜１０３および金属膜１０４はいずれも膜厚数ｎｍ から数十ｎｍ 程度のＡｕ 膜を用いる。この金属膜１０３と金属膜１０４がいわゆるボウタイアンテナを形成している。
【００１４】
頂面１０２ｅは長方形であり、側面１０２ａおよび側面１０２ｂに接する辺の長さをｄ１とし、側面１０２ｃおよび側面１０２ｄに接する辺の長さをｇ１とする。側面１０２ａおよび側面１０２ｂ上の金属膜１０３および金属膜１０４は、頂面１０２ｅ近傍において先鋭化された形状を有しており、その鋭さがｄ１で表される。また、金属膜１０３と金属膜１０４は頂面１０２ｅ近傍において隙間を有しており、その大きさがｇ１によって表される。ｄ１ 、ｇ１のいずれも数ｎｍから数十ｎｍ程度の値を有する。
【００１５】
図２は、本発明の実施の形態１ における近接場光発生素子の四角錐台１０２の製造方法を示す断面図である。側面１０２ａと側面１０２ｂおよび頂面１０２ｅを横切り、基板１０１に垂直な面を断面Ａ とし、側面１０２ｃと側面１０２ｄ および頂面１０２ｅ を横切り基板１０１に垂直な面を断面Ｂとする。図２左に断面Ａ 、図２右に断面Ｂにおける断面図を示す。
【００１６】
まず、ステップＳ２０１に示すように、基板１０１の上面にエッチングマスク２０１を形成する。エッチングマスク２０１はフォトリソグラフィーで加工されたフォトレジスト薄膜である。エッチングマスク２０１は長方形であり、その２辺は断面Ａ に平行であり、それらの長さはｇ２である。残りの２辺は断面Ｂに平行であり、それらの長さはｄ２である。
【００１７】
次にステップＳ２０２に示すように、基板１０１のエッチングをおこなう。エッチングはウエットエッチングでもドライエッチングでも良いが、等方性エッチングである必要がある。例えば、基板１０１ を石英ガラスとすると、フッ化水素酸水溶液によるウエットエッチングを用いると良い。基板１０１ のエッチングにより、エッチングマスク２０１の下には四角錐台１０２が形成される。
【００１８】
次にステップＳ２０３に示すように、エッチングマスク２０１を除去する。エッチングマスク２０１の除去にはアセトンなどの有機溶媒や発煙硝酸などを用いる。エッチングマスク２０１を除去すると、四角錐台１０２の頂面１０２ｅが露出する。頂面１０２ｅは、上述したように、長方形であり一辺の長さがｄ１ 、直交するもう一辺の長さがｇ１となっている。ここで重要なのは、ｄ１とｇ１の比が、エッチングマスク２０１の辺の長さｄ２とｇ２の比と等しいことである。エッチングマスク２０１の縦横比と基板１０１のエッチング量を調整することで、ｄ１とｇ１それぞれの寸法を制御することが出来る。
図３（ａ）は四角錐台１０２の側面１０２ａ上に金属膜を形成する方法を示す断面図である。まず、ステップＳ３０１のように、側面１０２ｂ上に、側面１０２ｂに対して垂直な方向Ｄ３０１から、スプレーコート法など指向性を有する樹脂膜形成方法を用いて、犠牲層３０１を形成する。このとき犠牲層３０１は、側面１０２ｂだけでなく、側面１０２ｂに隣接する側面１０２ｃ 、１０２ｄおよび頂面１０２ｅ上にも形成される。成膜方法の指向性により陰になるから、側面１０２ｂと向かい合わせとなる側面１０２ａ上には、犠牲層３０１は形成されない。犠牲層３０１はフォトレジストなどの樹脂膜からなり、その膜厚は数十ｎｍ から数μｍである。
【００１９】
次に、ステップＳ３０２に示すように、側面１０２ａ上に、側面１０２ａに対して垂直な方向Ｄ３０２から、真空蒸着法など指向性を有する金属膜形成方法を用いて、金属膜３０２を形成する。このとき、金属膜３０２は側面１０２ａ上と頂面１０２ｅ に載る犠牲層３０１ 上だけでなく、側面１０２ｃ 、１０２ｄに載る犠牲層３０１上にも形成される。
【００２０】
次に、ステップＳ３０３に示すように、犠牲層３０１をアセトンなどの有機溶媒を用いてリフトオフする。また、その際に超音波を付加するとより容易に犠牲層３０１を剥離することが出来る。このとき、犠牲層３０１に載る金属膜３０２も剥離され、側面１０２ａに載る金属膜３０２のみが残る。金属膜３０２の頂面１０２ｅ側には残滓３０３が残る。図３（ｂ）は図３（ａ）のＳ３０３においてのＤ３０３方向の側面図である。図３（ｂ）に示すように、側面側にも残滓３０３ａ、３０３ｂが残る。
【００２１】
次に、図４（ａ） は四角錐台１０２の側面１０２ｂ上に金属膜を形成する方法を示す断面図である。ステップＳ４０１ に示すように、側面１０２ａ上に、側面１０２ａに対して垂直な方向Ｄ４０１から、スプレーコート法など指向性を有するフォトレジスト形成方法を用いて、犠牲層４０１ を形成する。このとき犠牲層４０１は、側面１０２ａだけでなく、側面１０２ａに隣接する側面１０２ｃ 、１０２ｄおよび頂面１０２ｅ上にも形成される。成膜方法の指向性により陰になるから、側面１０２ａと向かい合わせとなる側面１０２ｂ上には、犠牲層４０１は形成されない。犠牲層４０１はフォトレジストからなり、その膜厚は数十ｎｍ から数μｍである。
【００２２】
次に、ステップＳ４０２に示すように、側面１０２ｂ上に、側面１０２ｂに対して垂直な方向Ｄ４０２から、真空蒸着法など指向性を有する金属膜形成方法を用いて、金属膜４０２を形成する。このとき、金属膜４０２は側面１０２ｂ上と頂面１０２ｅに載る犠牲層４０１上だけでなく、側面１０２ｃ 、１０２ｄに載る犠牲層４０１上にも形成される。 次に、ステップＳ４０３に示すように、アセトンなどの有機溶媒を用いて犠牲層４０１を剥離する。また、その際に超音波を付加するとより容易に犠牲層４０１を剥離することが出来る。このとき、犠牲層４０１に載る金属膜４０２も剥離され、側面１０２ｂに載る金属膜４０２のみが残る。金属膜４０２の頂面１０２ｅ側には残滓４０３が残る。図４（ｂ）は４３（ａ）のＳ４０３においてのＤ４０３方向の側面図である。図４（ｂ）に示すように、側面側にも残滓４０３ａ、４０３ｂが残る。
【００２３】
次に、最後の工程として、前記残滓３０３、３０３ａ、３０３ｂと４０３、４０３ａ、４０３ｂを除去することで、ステップＳ４０４の近接場光発生素子の金属膜１０３と１０４が加工される。
【００２４】
以下に、図４での残滓３０３と残滓４０３が残るメカニズムについてその詳細を述べる。図５（ａ）は、図３のステップＳ３０２の頂面近傍の拡大図であり、図５（ｂ）は、その上面図である。図５の状態からリフトオフ法を利用し、犠牲層３０１を剥離すると犠牲層３０１に載る金属膜３０２も剥離される。そのとき側面１０２ａ上には金属膜３０２の一部である金属膜３０２ａが残るが、それと共に頂面１０２ｅ側にも金属膜３０２の一部である金属膜３０２ｅが図３に示す残滓３０３として残ってしまう。また、残滓３０３が残る同様なメカニズムにより、金属膜１０３の下側面１０２ａと１０２ａに隣接する２側面１０２ｃと１０２ｄが成す稜線にも、図３に示す残滓３０３ａ、３０３ｂが残る。
【００２５】
残滓３０３と３０３ａ、３０３ｂが残っている詳細な様子を図６に示す。図６（ａ）は図３のステップ３０３の頂面近傍の拡大図であり、図６（ｂ）はその上面図である。
また、図４のステップＳ４０１の犠牲層４０１をリフトオフしても前記と同様なメカニズムで図４のステップＳ４０３のように残滓４０３が残ってしまう。また、残滓４０３が残る同様なメカニズムにより、金属膜１０４の下側面１０２ｂと１０２ｂに近接する２側面１０２ｃと１０２ｄが成す稜線にも、残滓４０３ａ、４０３ｂが残る。図７（ａ）は、図４のステップＳ４０３の頂面近傍の拡大図であり、図７（ｂ）は、その上面図である。また、図７（ｃ）は図４のステップＳ４０３の斜視図であり、それぞれ残滓３０３、３０３ａ、３０３ｂと残滓４０３、４０３ａ、４０３ｂが残っていることがわかる。
【００２６】
次の図８では、残滓３０３、３０３ａ、３０３ｂと残滓４０３、４０３ａ、４０３ｂを除去する方法を示す。四角錐台１０２の上方および側方から、外力Ｐ８０１から外力Ｐ８０５の内、いずれかの外力を与えて、残滓３０３、３０３ａ、３０３ｂと残滓４０３、４０３ａ、４０３ｂを同時に塑性変形させ除去する。前記残滓除去方法の詳細については以下に述べる。
【００２７】
まず、図９（ａ）に示すように、研磨材Ｗ９０１を用いＤ９０１方向に研磨を行うことで残滓３０３と残滓４０３を同時に除去することができる。また、図９（ｂ）のように、錐台１０２を囲むような研磨材Ｗ９０２を用い、Ｄ９０２方向に研磨を行うことで、残滓３０３、３０３ａ、３０３ｂと残滓４０３、４０３ａ、４０３ｂを同時に除去することができる。その際には、アセトン中に浸漬した状態で行うこともできる。前記の方法と超音波洗浄を並行して行うことで更に効率よく残滓３０３、３０３ａ、３０３ｂと残滓４０３、４０３ａ、４０３ｂを除去することができる。また、表面に凹凸部を有しかつ前記凹凸部が四角錐台１０２より柔らかい材質である研磨材Ｗ９０１またはＷ９０２を用いると、四角錐台１０２を傷付けることなく研磨を行うことができる。また、四角錐台１０２の凹凸部が繊維からなりあるいは多孔質である場合は更なる研磨効果が得られる。
また、図１０（ａ）に示すように、残滓３０３と４０３の上方から、Ｗ１００１ を用いＤ１００１方向へ衝撃を与え残滓３０３と残滓４０３を、図１０（ｂ ）の１００１と１００２のような形に塑性変形させる。その後、更に超音波洗浄を追加することで残滓３０３と残滓４０３を同時に除去することができる。
【００２８】
また、図１１（ａ）に示すように、ＣＯ２ガスジェット（ドライアイスペレット）の吹き付け洗浄などのように、高圧力（所定圧力）を有する気体でドライアイスＳ１１０１などの固体粒子を四角錐台１０２の上方からＤ１１０１方向に吹き付ける方法を用いることによっても、残滓３０３、３０３ａ、３０３ｂと残滓４０３、４０３ａ、４０３ｂを除去することが出来る。なお、上記所定圧力を有する気体には、例えば圧縮空気などが挙げられる。
【００２９】
なお、圧縮空気の所定圧力は、８〜１４気圧の範囲内であることが好ましい。但し、金属残滓のサイズによっては圧縮空気の所定圧力が当該範囲外であっても、金属残滓を取り去ることができるのは勿論のことである。
【００３０】
また、図１１（ｂ）のように、残滓３０３と残滓４０３ の突出部先端の延長線から所定の角度を持ったＤ１１０１ 方向から高圧力の気体によりドライアイスＳ１１０１などの固体粒子を吹き付ける方法を用いると、残滓３０３ と残滓４０３ を容易に除去することが出来る。また、前記の所定の角度が約９０ 度である場合、残滓にかかる力が最大となり更なる残滓の除去効果が得られる。前記所定の角度を持った前記固体粒子を吹き付ける方法は残滓３０３ａ、３０３ｂと残滓４０３ａ、４０３ｂの除去にも用いることができる。
【００３１】
なお、所定圧力の気体により固体粒子を噴き付ける工程において、時間経過に伴って固体粒子の径とは異なる径を有する他の固体粒子が吹き付けられてもよい。当該他の固体粒子には、最初に吹き付けられた固体粒子の種類と同一であってもよいし、異なっていてもよい。
【００３２】
ＣＯ２ガスジェット吹き付け洗浄の原理は、約−８０℃のドライアイス粒子を圧縮空気によってノズルから残滓３０３、３０３ａ、３０３ｂと残滓４０３、４０３ａ、４０３ｂに衝突させる。その時、衝撃力による前記残滓の除去効果１と、また前記残滓が急激に冷却化されることで、マイクロクラックの発生による前記残滓の除去効果２が生まれる。また、前記残滓の界面に到達したドライアイス粒子が昇華する際の膨張エネルギーが発生することによって更なる前記残滓の除去効果３が生まれる。ＣＯ２ガスジェット吹き付け洗浄は対象物になる錐台１０２を傷つける事はなく、残滓３０３、３０３ａ、３０３ｂと残滓４０３、４０３ａ、４０３ｂのみを除去することかできる方法である。
【００３３】
また、冷却された前記高圧力の気体だけを噴き付けることでも、前記の残滓除去効果２と３による残滓３０３、３０３ａ、３０３ｂと残滓４０３、４０３ａ、４０３ｂを除去することができる。
【００３４】
図１２は残滓３０３、３０３ａ、３０３ｂと残滓４０３、４０３ａ、４０３ｂの除去後の頂面附近の様子を示す。図１２（ａ）は図４ステップＳ４０４の頂面近傍の拡大図であり、図１２（ｂ）は図４ステップＳ４０４の頂面近傍の上面図である。また、図１２（ｃ）は図４ステップＳ４０４の頂面近傍の斜視図である。残滓３０３、３０３ａ、３０３ｂと残滓４０３、４０３ａ、４０３ｂを除去することで、図１２に示すように近接場光発生素子の近接場光発現に必要なサイズｄ１ 、ｇ１を持つ頂面１０２ｅを製造することができる。
【００３５】
また、前記のいずれかの残滓除去方法を利用し、残滓３０３、３０３ａ、３０３ｂと残滓４０３、４０３ａ、４０３ｂを同時に除去しなくても、図１３（ａ）と（ｂ）に示すように、ステップＳ３０３での残滓３０３、３０３ａ、３０３ｂを除去した後、また図１４（ａ）と（ｂ）のステップＳ４０３での残滓４０３、４０３ａ、４０３ｂを除去することで、残滓３０３、３０３ａ、３０３ｂと４０３、４０３ａ、４０３ｂをそれぞれ除去することができる。残滓３０３、３０３ａ、３０３ｂを先に除去することにより、図１４のステップＳ４０１での犠牲層４０１の形成を容易かつ精度よく行うことができる。
また、犠牲層３０１と犠牲層４０１を薄くすることで、残滓３０３、３０３ａ、３０３ｂと残滓４０３、４０３ａ、４０３ｂを更に低減させることができ、より容易に残滓３０３、３０３ａ、３０３ｂと残滓４０３、４０３ａ、４０３ｂを除去することができる。
【００３６】
本実施の形態でのすべての説明は、四角錐体以外の多面の側面を有する錐台に対しても有効である。マスクパターンを変更することで多面の側面を有する錐台を製造してから、金属膜の形成方法や残滓除去方法などは四角錐台での方法とほぼ同様である。
本実施の形態では、基板１０１上に複数個の四角錐台１０２を形成しても、金属膜形成時に互いに陰にならないため都合がよい。
【００３７】
かかる本実施の形態の特徴によれば、ボウタイアンテナ方式の近接場光発生素子の最も重要なパラメータである２面の金属膜の頂面近傍での鋭さ、および頂面近傍での２面の金属膜の隙間を電子線描画装置や集束イオンビーム装置などの極めて高度な微細加工技術を用いなくも、容易に十分な精度で加工することができる。更に錐台に金属膜を成形した後、比較的低レベルな金属膜残滓除去方法を用いることで、容易に前記の鋭さ、および前記の隙間を数ｎｍから数十ｎｍ程度とすることができる。
また、金属膜形成方法や金属膜の残滓を除去する手段が比較的簡単であるため、近接場光発生素子の製造において歩留まりが向上し低価額 での大量生産が可能になる。
また、残滓の除去により入射光の集光効率が向上することでＳ/Ｎ 比が向上し、より強力な近接場光を発生させることができる。集光効率が向上するということは比較的弱い入射光でも近接場光の発生が可能となり消費電力が減少する。
【００３８】
（実施の形態２）
図１５は、本発明の実施の形態２における近接場光発生素子の製造方法を示す断面図である。本実施の形態は実施の形態１に類似なものであるが、犠牲層として樹脂膜の代わりに金属膜を用いる点が異なる。以下に詳細を述べる。製造する近接場光発生素子の形状は図１に示したものとほぼ同様である。図１５ は四角錐台１０２の側面１０２ａ上に金属膜を形成する方法を示す断面図である。図１５左に断面Ａ 、図１０右に断面Ｂにおける断面図を示す。まず実施の形態１と同様の方法で四角錐台１０２を基板１０１上に形成する。つまり、図２のステップＳ２０３までは同様に加工をおこなう。
【００３９】
次に、ステップＳ１５０１に示すように、側面１０２ｂ上に、側面１０２ｂに対して垂直な方向Ｄ１５０１から、真空蒸着法など指向性を有する成膜方法を用いて、犠牲層１５０１を形成する。このとき犠牲層１５０１は、側面１０２ｂだけでなく、側面１０２ｂに隣接する側面１０２ｃ 、１０２ｄおよび頂面１０２ｅ上にも形成される。成膜方法の指向性により陰になるから、側面１０２ｂと向かい合う側面１０２ａ上には、犠牲層１５０１は形成されない。犠牲層１５０１はＡｌ膜からなり、その膜厚は数ｎｍ から数百ｎｍである。
【００４０】
次に、ステップＳ１５０２に示すように、側面１０２ａ上に、側面１０２ａに対して垂直な方向Ｄ１５０２ から、真空蒸着法など指向性を有する金属膜形成方法を用いて、金属膜１５０２を形成する。このとき、金属膜１５０２は側面１０２ａだけでなく、犠牲層１５０１の一部の上にも形成されている。
【００４１】
次に、ステップＳ１５０３に示すように、犠牲層１５０１を剥離する。このとき、犠牲層１５０１に載る金属膜１５０２も剥離され、側面１０２ａに載る金属膜１５０２ のみが残る。また、金属膜１５０２の頂面１０２ｅ側に残滓１５０３と側面側に図１５（ｂ）の残滓１５０３ａと１５０３ｂが残る。犠牲層１５０１の剥離には、リン酸を主成分とした水溶液を用いる。
【００４２】
次に、図１６は四角錐台１０２の側面１０２ｂ上に金属膜を形成する方法を示す断面図である。ステップＳ１６０１に示すように、側面１０２ａ上に、側面１０２ａに対して垂直な方向Ｄ１６０１から、真空蒸着法など指向性を有する成膜方法を用いて、犠牲層１６０１を形成する。このとき犠牲層１６０１は、側面１０２ａだけでなく、側面１０２ａに隣接する側面１０２ｃ 、１０２ｄおよび頂面１０２ｅ上にも形成される。成膜方法の指向性により陰になるから、側面１０２ａと向かい合わせとなる側面１０２ｂ上には、犠牲層１０１は形成されない。犠牲層１６０１はＡｌ膜からなり、その膜厚は数ｎｍ から数百ｎｍ である。
【００４３】
次に、ステップＳ１６０２に示すように、側面１０２ｂ上に、側面１０２ｂに対して垂直な方向Ｄ１６０２から、真空蒸着法など指向性を有する金属膜形成方法を用いて、金属膜１６０２を形成する。このとき、金属膜１６０２は側面１０２ｂだけでなく、犠牲層１６０１の一部の上にも形成されている。
【００４４】
次にステップＳ１６０３ に示すように、リン酸を主成分とした水溶液を用いて犠牲層１６０１をリフトオフする。このとき、犠牲層１６０１に載る金属膜１６０２も剥離され、側面１０２ａに載る金属膜１６０２のみが残る。また、金属膜１６０２の頂面１０２ｅ側に残滓１６０３と側面側に図１６（ｂ）の残滓１６０３ａと１６０３ｂが残る。
【００４５】
次に、最後の工程としてＳ１６０３に示しているように、残滓１５０３、１５０３ａ、１５０３ｂと残滓１６０３、１６０３ａ、１６０３ｂを除去することで、ステップＳ１６０４の近接場光発生素子の金属膜１０３と金属膜１０４が加工される。
【００４６】
実施の形態２においての残滓１５０３、１５０３ａ、１５０３ｂと残滓１６０３、１６０３ａ、１６０３ｂが残るメカニズムについては実施の形態１での残滓３０３と残滓４０３が残るメカニズムとほぼ同様であるため説明を省略する。
【００４７】
残滓１５０３、１５０３ａ、１５０３ｂと残滓１６０３、１６０３ａ、１６０３ｂを除去する方法としては、実施の形態１に示すような方法と同様な方法で行う。前記残滓を除去することで、図１２に示す形態とほぼ同様な近接場光発生素子の近接場光発現に必要なサイズｄ１ 、ｇ１を持つ頂面１０２ｅを製造することができる。また、実施の形態１で説明した研磨材Ｗ９０１、Ｗ９０２とほぼ同様の表面特徴や材質を有する研磨材を用いることで、残滓１５０３、１５０３ａ、１５０３ｂと残滓１６０３、１６０３ａ、１６０３ｂを効率よく除去することができる。
【００４８】
また、犠牲層１５０１と犠牲層１６０１の膜厚が５ｎｍ 以下である場合、残滓１５０３と残滓１６０３の除去度合は良くなるが犠牲層１５０１と犠牲層１６０１の剥離に長時間がかかってしまい、効率が悪い。逆に犠牲層の膜厚が５００ｎｍ 以上である場合は、犠牲層１５０１と犠牲層１６０１の剥離が短時間で行われるが、残滓１５０３と残滓１６０３の除去度合は悪くなる。犠牲層１５０１と犠牲層１６０１の膜厚が約１００ｎｍ の場合、犠牲層１５０１と犠牲層１６０１が比較的短時間で剥離でき、更に残滓１５０３と残滓１６０３の除去度合も良くなる。
【００４９】
本実施の形態でのすべての説明は、四角錐台以外の多面の側面を有する錐台に対しても有効である。
本実施の形態では、実施の形態１ の効果に加えて、真空蒸着法などの金属膜形成法を利用し犠牲層を形成するため、実施の形態１の樹脂犠牲層成膜の方法に比べ犠牲層の膜厚や指向性などの制御が容易に行われる。また、複数個の近接場光発生素子の作製において、犠牲層成膜を更に精度よく行うことができるため、金属膜形成の精度が向上すると共に、残滓のサイズやそれの低滅のための制御も比較的容易であることから、更なる歩留まり向上効果が得られる。
【００５０】
（実施の形態３ ）
実施の形態３では、実施の形態１あるいは２と同様な方法で複数個の四角錐台を製作してそれらの向かい合う両側面に金属膜を形成した後、複数個の四角錐台の頂面と側面に残っている金属膜の残滓を除去する方法を示す。
【００５１】
図９と同様な方法で図１７（ａ）に示すように、研磨材Ｗ１７０１ を用いＤ１７０１ 方向に研磨を行うことで、複数個の近接場光発生素子の側面上と頂面に残っている残滓３０３、と残滓４０３を同時に除去することができる。
【００５２】
また、図１７（ｂ）のように、錐台１０２を囲むような研磨材Ｗ１７０２を用い、Ｄ１７０２方向に研磨を行うことで、複数個の近接場光発生素子の側面上と頂面に残っている残滓３０３、３０３ａ、３０３ｂと残滓４０３、４０３ａ、４０３ｂを同時に除去することができる。
【００５３】
また、金属膜の残滓を除去する方法として、 図１０と同様な方法で図１８に示すように、Ｗ１８０２を用いＤ１８０２方向へ衝撃を与えることでも、複数個の近接場光発生素子の頂面に残っている残滓３０３と残滓４０３を同時に除去することができる。
【００５４】
前記の残滓除去方法を用い、残滓３０３、３０３ａ、３０３ｂと残滓４０３、４０３ａ、４０３ｂを除去することで、複数個の近接場光発生素子の近接場光発現に必要なサイズｄ１ 、ｇ１を持つ頂面１０２ｅを製造することができる。図１９には複数個の近接場光発生素子の残滓３０３、３０３ａ、３０３ｂと残滓４０３、４０３ａ、４０３ｂの除去後の断面図を示す。
【００５５】
本実施の形態では、実施の形態１ と２の効果に加え、近接場光発生素子の製造において複数個の金属膜残滓を同時に除去できるので、更なる近接場光発生素子の製造効率の向上効果が得られると共に大量生産に適している。
【００５６】
（実施の形態４ ）
実施の形態４では、実施の形態１と２と３での研磨材を用いた残滓除去方法において、図２０に示すように、研磨材Ｗ２００１と残滓３０３と４０３との引っかかりに対する摩擦抵抗Ｆ２００２を抵抗測定器Ｍ２００３によって測定する。次に、摩擦抵抗測定値Ｆ２００２ａをコントローラＭ２００４に与え、コントローラＭ２００４が、アクチュエータＭ２００５により研磨材Ｗ２００１を動かす力Ｆ２００６を制御するとこで、研磨終了時までＦ２００２とＦ２００６をフィードバックしながら研磨を行うことができる。前記の残滓除去方法を用いると、残滓が除去される度合をモニタリングすることができるため、更に定量的に精度かつ効率よく残滓除去を行うことができる。また大量生産にも適している。また、研磨材として図９（ｂ）のＷ９０２を用いることで、図７の残滓３０３ａ、３０３ｂと残滓４０３ａ、４０３ｂの除去においても、前記と同様な方法により前記残滓が除去される度合をモニタリングすることができ、同様な効果が得られる。
【００５７】
ここで、残滓３０３ａ、３０３ｂ、４０３ａ、４０３ｂと研磨材Ｗ２００１との摩擦抵抗Ｆ２００２は、研磨材Ｗ２００１により残滓３０３ａ、３０３ｂ、４０３ａ、４０３ｂが少なくなるにつれて減少するものである。このため、コントローラＭ２００４は、抵抗測定器Ｍ２００３によって測定された摩擦抵抗Ｆ２００２が所定値に達した場合には、アクチュエータＭ２００５の動作を停止させる。
【００５８】
これにより、残滓３０３ａ、３０３ｂ、４０３ａ、４０３ｂを適切に除去し、それ以外の部分を削らないようにすることができ、錐台１０２の先端部分において近接場光を発生し得る開口をより確実に設けることができる。
【００５９】
なお、前記の方法は複数個の近接場光発生素子の金属膜残滓除去にも有効である。
【００６０】
（実施の形態５ ）
実施の形態５では、実施の形態１と２と３に説明したいずれかの残滓除去方法と、以下に説明する残滓除去方法と並行することができる。
【００６１】
図２１に示すように、光源Ｍ２１０１からレーザー光Ｌ２１０２をレンズＭ２１０３に通し、集光された光Ｌ２１０４を基板１０１に入射させる。次に、頂面１０２ｅから透過された光Ｌ２１０５をレンズＭ２１０６で集光する。次に、光透過率測定器Ｍ２１０８が計算した検出光Ｌ２１０７の透過率Ｒ２１０９をコントローラＭ２１１０ に与え、光源Ｍ２１０１からのレーザー光Ｌ２１０２を制御することで、研磨終了時までレーザー光Ｌ２１０２と検出光Ｌ２１０７をフィードバックしながら残滓３０３、３０３ａ、３０３ｂと残滓４０３、４０３ａ、４０３ｂの除去を行うことができる。
【００６２】
前記の残滓除去方法を用いると、 残滓が除去される度合をモニタリングすることができるため、更に定量的に精度かつ効率よく残滓除去を行うことができる。また大量生産にも適している。また、前記の方法は複数個の近接場光発生素子の金属膜残滓除去にも有効である。
【００６３】
ここで、コントローラＭ２１１０は、計算された透過率Ｒ２１０９が所定値に達した場合には、残滓３０３、３０３ａ、３０３ｂ、４０３、４０３ａ、４０３ｂの研磨を停止させる。これにより、残滓３０３、３０３ａ、３０３ｂ、４０３、４０３ａ、４０３ｂを適切に除去し、それ以外の部分を削らないようにすることができ、錐台１０２の先端部分において近接場光を発生し得る開口をより確実に設けることができる。
【符号の説明】
【００６４】
１０１ 基板
１０２ 四角錐台
１０２ａ 側面
１０２ｂ 側面
１０２ｃ 側面
１０２ｄ 側面
１０２ｅ 側面
１０３ 金属膜
１０４ 金属膜
２０１ エッチングマスク
３０１ 犠牲層
Ｄ３０１ 側面１０２ｂに対して垂直な方向
３０２ 金属膜
Ｄ３０２ 側面１０２ａに対して垂直な方向
Ｄ３０３ 側面１０２ａの観察方向
３０２ａ 金属膜
３０２ｅ 金属膜
３０３、３０３ａ、３０３ｂ残滓
４０１ 犠牲層
Ｄ４０１ 側面１０２ａに対して垂直な方向
４０２ 金属膜
Ｄ４０２ 側面１０２ｂに対して垂直な方向
Ｄ４０３ 側面１０２ａの観察方向
４０３、４０３ａ、４０３ｂ残滓
Ｐ８０１ 外力
Ｐ８０２ 外力
Ｐ８０３ 外力
Ｐ８０４ 外力
Ｐ８０５ 外力
Ｗ９０１、Ｗ９０２ 研磨材
Ｄ９０１ 研磨方向
Ｗ１００１ 衝撃材
Ｄ１００１ 衝撃方向
Ｄ１１０１ 外力方向
Ｓ１１０１ 固体粒子
１５０１ 犠牲層
Ｄ１５０１ 側面１０２ｂに対して垂直な方向
１５０２ 金属膜
Ｄ１５０２ 側面１０２ａに対して垂直な方向
１５０２ａ 金属膜
１５０２ｅ 金属膜
１５０３、１５０３ａ、１５０３ｂ 残滓
１６０１ 犠牲層
Ｄ１６０１ 側面１０２ａに対して垂直な方向
１６０２ 金属膜
Ｄ１６０２ 側面１０２ｂに対して垂直な方向
１６０３、１６０３ａ、１６０３ｂ 残滓
Ｗ１７０１、Ｗ１７０２ 研磨材
Ｄ１７０１、Ｄ１７０２ 研磨方向
Ｗ１８０１ 衝撃材
Ｄ１８０１ 衝撃方向
Ｗ２００１ 研磨材
Ｆ２００２ 摩擦抵抗
Ｍ２００３ 抵抗測定器
Ｆ２００２ａ 摩擦抵抗測定値
Ｍ２００４ コントローラ
Ｍ２００５ アクチュエータ
Ｆ２００６ 研磨材Ｗ２００１を動かす力
Ｍ２１０１ 光源
Ｌ２１０２ レーザー光
Ｍ２１０３ レンズ
Ｌ２１０４ 集光光
Ｌ２１０５ 透過光
Ｍ２１０６ レンズ
Ｌ２１０７ 検出光
Ｍ２１０８ 光透過率測定器
Ｒ２１０９ 透過率
Ｍ２１１０ コントローラ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
多角推の形状をした錐台を有し、前記錐台の先端に形成された開口から近接場光を発生する近接場光発生素子の製造方法であって、
前記錐台の側面上に金属膜を形成する形成工程と、前記金属膜を形成した後に前記錐台の前記側面上と頂面において残存している前記金属膜の残滓に対して外力を与えることにより前記残滓を除去する残滓除去工程と、を含むことを特徴とする近接場光発生素子の製造方法。
【請求項２】
前記残滓除去工程は、研磨材を用いることにより前記残滓を研磨して除去する工程を含むことを特徴とする請求項１に記載の近接場光発生素子の製造方法。
【請求項３】
前記残滓除去工程は、前記頂面に残存している前記残滓に対して前記外力による衝撃を与えて前記残滓を塑性変形させた後、超音波洗浄により前記残滓を除去することを特徴とする請求項１に記載の近接場光発生素子の製造方法。
【請求項４】
前記残滓除去工程は、前記残滓に対して所定圧力の気体を噴き付けることにより、前記残滓を除去することを特徴とする請求項１に記載の近接場光発生素子の製造方法。
【請求項５】
前記残滓除去工程は、前記残滓に対して所定圧力の気体により固体粒子を噴き付けることにより、前記残滓を除去することを特徴とする請求項１に記載の近接場光発生素子の製造方法。
【請求項６】
前記残滓除去工程は、溶液中に前記金属膜を浸漬した状態で前記残滓を研磨することを特徴とする請求項２に記載の近接場光発生素子の製造方法。
【請求項７】
前記残滓除去工程は、前記研磨を開始した後に超音波洗浄を行うことを特徴とする請求項２に記載の近接場光発生素子の製造方法。
【請求項８】
前記所定圧力の気体により前記固体粒子を噴き付ける工程において、時間経過に伴って前記固体粒子の径とは異なる径を有する他の固体粒子を噴き付ける工程を含むことを特徴とする請求項５に記載の近接場光発生素子の製造方法。
【請求項９】
前記研磨材と前記残滓との摩擦抵抗は、前記研磨材により前記残滓が少なくなるにつれて減少するものであり、
前記研磨を行う工程において、前記摩擦抵抗を測定し、測定した前記摩擦抵抗が所定値に達するまで前記残滓を研磨することを特徴とする請求項２、６及び７のいずれかに記載の近接場光発生素子の製造方法。
【請求項１０】
前記研磨材は、表面に凹凸部を有しかつ前記凹凸部は前記錐台よりも柔らかい部材からなることを特徴とする請求項２及び９のいずれかに記載の近接場光発生素子の製造方法。
【請求項１１】
前記部材が繊維からなることを特徴とする請求項１０に記載の近接場光発生素子の製造方法。
【請求項１２】
前記部材が多孔質の素材からなることを特徴とする請求項１０に記載の近接場光発生素子の製造方法。
【請求項１３】
前記残滓除去工程は、前記錐台の向かい合う２つの側面上に前記金属膜を成形した後に前記２つの側面上のそれぞれに残った前記残滓を同時に除去することを特徴とする請求項
１乃至５、７のいずれかに記載の近接場光発生素子の製造方法。
【請求項１４】
前記残滓除去工程は、まず前記錐台の向かい合う２つの側面のいずれかの一側面に前記金属膜を成形した後に残った前記残滓を除去し、次に他側面に前記金属膜を成形した後に残った前記残滓を除去することを特徴とする請求項１乃至５、７のいずれかに記載の近接場光発生素子の製造方法。
【請求項１５】
前記錐台は複数個からなり、前記複数個の前記錐台の向かい合う２つの側面上に金属膜を形成した後、前記複数個の前記錐台のそれぞれに残った前記残滓の除去を同時に行うことを特徴とする請求項１に記載の近接場光発生素子の製造方法。
【請求項１６】
前記金属膜がＡｕ からなることを特徴とする請求項１、１３乃至１５のいずれかに記載の近接場光発生素子の製造方法。
【請求項１７】
前記固体粒子は、ドライアイス粉末からなることを特徴とする請求項５及び８のいずれかに記載の近接場光発生素子の製造方法。
【請求項１８】
前記形成工程は、
前記錐台の第一の側面、及び前記錐台の面のうち、前記第一の側面に対向する第二の側面を除く他面に犠牲層を形成する工程と、前記第二の側面と前記犠牲層の少なくとも一部の上に前記金属膜の母材を形成する工程と、前記母材を形成した後に、前記犠牲層と前記犠牲層の上の前記母材を除去する工程と、を含むことを特徴とする請求項１に記載の近接場光発生素子の製造方法。
【請求項１９】
前記犠牲層が金属からなることを特徴とする請求項１８に記載の近接場光発生素子の製造方法。
【請求項２０】
前記犠牲層の膜厚が５ｎｍ 以上かつ５００ｎｍ 以下であることを特徴とする請求項１８及び１９のいずれかに記載の近接場光発生素子の製造方法。
【請求項１】
多角推の形状をした錐台を有し、前記錐台の先端に形成された開口から近接場光を発生する近接場光発生素子の製造方法であって、
前記錐台の側面上に金属膜を形成する形成工程と、前記金属膜を形成した後に前記錐台の前記側面上と頂面において残存している前記金属膜の残滓に対して外力を与えることにより前記残滓を除去する残滓除去工程と、を含むことを特徴とする近接場光発生素子の製造方法。
【請求項２】
前記残滓除去工程は、研磨材を用いることにより前記残滓を研磨して除去する工程を含むことを特徴とする請求項１に記載の近接場光発生素子の製造方法。
【請求項３】
前記残滓除去工程は、前記頂面に残存している前記残滓に対して前記外力による衝撃を与えて前記残滓を塑性変形させた後、超音波洗浄により前記残滓を除去することを特徴とする請求項１に記載の近接場光発生素子の製造方法。
【請求項４】
前記残滓除去工程は、前記残滓に対して所定圧力の気体を噴き付けることにより、前記残滓を除去することを特徴とする請求項１に記載の近接場光発生素子の製造方法。
【請求項５】
前記残滓除去工程は、前記残滓に対して所定圧力の気体により固体粒子を噴き付けることにより、前記残滓を除去することを特徴とする請求項１に記載の近接場光発生素子の製造方法。
【請求項６】
前記残滓除去工程は、溶液中に前記金属膜を浸漬した状態で前記残滓を研磨することを特徴とする請求項２に記載の近接場光発生素子の製造方法。
【請求項７】
前記残滓除去工程は、前記研磨を開始した後に超音波洗浄を行うことを特徴とする請求項２に記載の近接場光発生素子の製造方法。
【請求項８】
前記所定圧力の気体により前記固体粒子を噴き付ける工程において、時間経過に伴って前記固体粒子の径とは異なる径を有する他の固体粒子を噴き付ける工程を含むことを特徴とする請求項５に記載の近接場光発生素子の製造方法。
【請求項９】
前記研磨材と前記残滓との摩擦抵抗は、前記研磨材により前記残滓が少なくなるにつれて減少するものであり、
前記研磨を行う工程において、前記摩擦抵抗を測定し、測定した前記摩擦抵抗が所定値に達するまで前記残滓を研磨することを特徴とする請求項２、６及び７のいずれかに記載の近接場光発生素子の製造方法。
【請求項１０】
前記研磨材は、表面に凹凸部を有しかつ前記凹凸部は前記錐台よりも柔らかい部材からなることを特徴とする請求項２及び９のいずれかに記載の近接場光発生素子の製造方法。
【請求項１１】
前記部材が繊維からなることを特徴とする請求項１０に記載の近接場光発生素子の製造方法。
【請求項１２】
前記部材が多孔質の素材からなることを特徴とする請求項１０に記載の近接場光発生素子の製造方法。
【請求項１３】
前記残滓除去工程は、前記錐台の向かい合う２つの側面上に前記金属膜を成形した後に前記２つの側面上のそれぞれに残った前記残滓を同時に除去することを特徴とする請求項
１乃至５、７のいずれかに記載の近接場光発生素子の製造方法。
【請求項１４】
前記残滓除去工程は、まず前記錐台の向かい合う２つの側面のいずれかの一側面に前記金属膜を成形した後に残った前記残滓を除去し、次に他側面に前記金属膜を成形した後に残った前記残滓を除去することを特徴とする請求項１乃至５、７のいずれかに記載の近接場光発生素子の製造方法。
【請求項１５】
前記錐台は複数個からなり、前記複数個の前記錐台の向かい合う２つの側面上に金属膜を形成した後、前記複数個の前記錐台のそれぞれに残った前記残滓の除去を同時に行うことを特徴とする請求項１に記載の近接場光発生素子の製造方法。
【請求項１６】
前記金属膜がＡｕ からなることを特徴とする請求項１、１３乃至１５のいずれかに記載の近接場光発生素子の製造方法。
【請求項１７】
前記固体粒子は、ドライアイス粉末からなることを特徴とする請求項５及び８のいずれかに記載の近接場光発生素子の製造方法。
【請求項１８】
前記形成工程は、
前記錐台の第一の側面、及び前記錐台の面のうち、前記第一の側面に対向する第二の側面を除く他面に犠牲層を形成する工程と、前記第二の側面と前記犠牲層の少なくとも一部の上に前記金属膜の母材を形成する工程と、前記母材を形成した後に、前記犠牲層と前記犠牲層の上の前記母材を除去する工程と、を含むことを特徴とする請求項１に記載の近接場光発生素子の製造方法。
【請求項１９】
前記犠牲層が金属からなることを特徴とする請求項１８に記載の近接場光発生素子の製造方法。
【請求項２０】
前記犠牲層の膜厚が５ｎｍ 以上かつ５００ｎｍ 以下であることを特徴とする請求項１８及び１９のいずれかに記載の近接場光発生素子の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【公開番号】特開２０１２−３７５２７（Ｐ２０１２−３７５２７Ａ）
【公開日】平成２４年２月２３日（２０１２．２．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２０８１０９（Ｐ２０１１−２０８１０９）
【出願日】平成２３年９月２２日（２０１１．９．２２）
【分割の表示】特願２００７−６２３３（Ｐ２００７−６２３３）の分割
【原出願日】平成１９年１月１５日（２００７．１．１５）
【出願人】（０００００２３２５）セイコーインスツル株式会社 (3,629)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年２月２３日（２０１２．２．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月２２日（２０１１．９．２２）
【分割の表示】特願２００７−６２３３（Ｐ２００７−６２３３）の分割
【原出願日】平成１９年１月１５日（２００７．１．１５）
【出願人】（０００００２３２５）セイコーインスツル株式会社 (3,629)
【Ｆターム（参考）】
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