JP2003279461A - Probe and its manufacturing method - Google Patents

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To observe a micro-sample highly efficiently by utilizing light from ultraviolet light to infrared light. <P>SOLUTION: A probe 2 is manufactured from diamond. The diamond has a refractive index of about 2.5 relative to light from the ultraviolet light to the infrared light. Namely, the probe 2 manufactured from the diamond having a high refractive index has little bleeding-out of light when the light from the ultraviolet light to the infrared light is guided therein. Consequently, the probe 2 can irradiate the sample with the light efficiently, and can condense propagated light efficiently. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【０００１】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、近接場光を使用し
て試料の観察を行う近接場光学顕微鏡などに設けられる
プローブ及びその製造方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a probe provided in a near-field optical microscope for observing a sample using near-field light and a method for manufacturing the probe.

【０００２】[0002]

【従来の技術】通常の光学顕微鏡によって得られる画像
の分解能は、回折限界という波の伝播に由来する分解能
の限界があるため、光の半波長以下の２点を区別するこ
とはできない。すなわち、通常の光学顕微鏡は、光の分
解能を超えて試料を観察することはできない。2. Description of the Related Art The resolution of an image obtained by an ordinary optical microscope has a limit of resolution due to wave propagation called a diffraction limit, so that it is impossible to distinguish two points of a half wavelength or less of light. That is, a normal optical microscope cannot observe the sample beyond the resolution of light.

【０００３】一方、近接場光学顕微鏡を用いることによ
り、光の分解能を超えて試料を観察することが可能とな
る。近接場光学顕微鏡は、観察対象となる試料との対向
面に、ナノメートルサイズのプローブが設けられてい
る。プローブは、金属、光ファイバなどによって作製さ
れている。On the other hand, by using a near-field optical microscope, it becomes possible to observe the sample beyond the resolution of light. The near-field optical microscope is provided with a nanometer-sized probe on the surface facing the sample to be observed. The probe is made of metal, optical fiber, or the like.

【０００４】図１１に示すように、金属によって作製さ
れたプローブが使用された近接場光学顕微鏡（散乱型近
接場光学顕微鏡）１００では、先ず、試料１０１に光を
照射したときに、試料１０１の表面に局在する近接場光
をプローブ１０２によって散乱させて伝搬光に変換す
る。そして、当該伝搬光をレンズ１０３によって集光し
て試料を観察する。As shown in FIG. 11, in a near-field optical microscope (scattering type near-field optical microscope) 100 using a probe made of metal, first, when the sample 101 is irradiated with light, The near-field light localized on the surface is scattered by the probe 102 and converted into propagation light. Then, the propagated light is condensed by the lens 103 and the sample is observed.

【０００５】また、金属遮光膜付き光ファイバによって
作製されたプローブが使用された近接場光学顕微鏡で
は、試料の表面に局在する近接場光内にプローブを挿入
することによって、当該近接場光を散乱させて伝搬光に
変換する。そして、当該近接場光学顕微鏡では、伝搬光
をプローブによって導波して試料を観察する。In a near-field optical microscope using a probe made of an optical fiber with a metal light-shielding film, the near-field light is inserted by inserting the probe into the near-field light localized on the surface of the sample. It is scattered and converted into propagating light. Then, in the near-field optical microscope, the propagating light is guided by the probe to observe the sample.

【０００６】[0006]

【発明が解決しようとする課題】ところで、散乱型近接
場光学顕微鏡１００では、プローブ１０２が金属によっ
て作製されており光を導波できないため、光をプローブ
１０２の外側から試料１０１に対して照射し、且つ散乱
光をレンズ１０３によって集光している。しかしなが
ら、光をプローブ１０２の外側から試料１０１に対して
効率良く照射することは困難である。また、散乱光をレ
ンズ１０３によって効率良く集光することも困難であ
る。すなわち、散乱型近接場光学顕微鏡１００は、試料
を高効率で観察することが困難となる。In the scattering type near-field optical microscope 100, since the probe 102 is made of metal and cannot guide the light, the sample 101 is irradiated with the light from the outside of the probe 102. Further, the scattered light is condensed by the lens 103. However, it is difficult to efficiently irradiate the sample 101 with light from the outside of the probe 102. It is also difficult to efficiently collect scattered light by the lens 103. That is, it becomes difficult for the scattering near-field optical microscope 100 to observe the sample with high efficiency.

【０００７】また、散乱型近接場光学顕微鏡１００で
は、金属製のプローブ１０２によって近接場光を散乱し
ているために、特定の波長の光に対して増強効果を示
す。しかしながら、金属製のプローブ１０２は、特定の
波長以外の波長の光に対しては増強効果を示さない。す
なわち、散乱型近接場光学顕微鏡１００では、特定の波
長以外の波長の光を使用して試料１０１を観察すること
が困難となり、試料１０１を観察するときに使用可能な
光の波長が制限されてしまう。Further, in the scattering type near-field optical microscope 100, since the near-field light is scattered by the metallic probe 102, it has an enhancing effect on light of a specific wavelength. However, the metallic probe 102 does not show an enhancement effect for light having a wavelength other than the specific wavelength. That is, in the scattering type near-field optical microscope 100, it becomes difficult to observe the sample 101 using light having a wavelength other than a specific wavelength, and the wavelength of light that can be used when observing the sample 101 is limited. I will end up.

【０００８】また、光ファイバによって作製された金属
遮光膜付きプローブはコアとなる光ファイバ中に光を導
波できる。しかしながら、光ファイバは屈折率が１．５
と低いために、例えば導波している照射光がクラッドと
なる金属遮光膜中に染み出してしまい、散乱光を効率良
く集光することや試料に対して光を効率良く照射するこ
とが困難となる。すなわち、光ファイバによって作製さ
れたプローブを使用して、試料を高効率で観察すること
は困難となる。さらに、光ファイバによって作製された
プローブは、Ｇｅがドープされており、紫外光を強く吸
収するために、紫外光を使用することが不可能となる。Further, the probe with a metal light-shielding film produced by the optical fiber can guide the light into the optical fiber serving as the core. However, the optical fiber has a refractive index of 1.5.
Therefore, it is difficult to efficiently collect scattered light and to efficiently irradiate the sample with the light, for example, the radiated light that is guided is exuded into the metal light-shielding film that serves as the cladding. Becomes That is, it becomes difficult to observe a sample with high efficiency using a probe made of an optical fiber. Further, the probe made of the optical fiber is Ge-doped and strongly absorbs ultraviolet light, which makes it impossible to use ultraviolet light.

【０００９】一方、Ｓｉは、赤外光の屈折率が約３．５
と高いことが知られている。すなわち、Ｓｉによって作
製されたプローブを光ファイバによって作製されたプロ
ーブの代わりに使用し、且つ赤外光を使用することで、
光を染み出させることなく導波することが可能となり、
高効率で試料を観察することが可能となる。しかしなが
ら、Ｓｉは可視光及び紫外光において吸収が大きい。す
なわち、Ｓｉによって作製されたプローブを使用する
と、試料の観察のときに使用できる光の波長が制限され
てしまう。On the other hand, Si has a refractive index of infrared light of about 3.5.
It is known to be high. That is, by using a probe made of Si instead of a probe made of an optical fiber, and by using infrared light,
It is possible to guide light without exuding light,
It becomes possible to observe the sample with high efficiency. However, Si has a large absorption in visible light and ultraviolet light. That is, when a probe made of Si is used, the wavelength of light that can be used when observing a sample is limited.

【００１０】また、紫外光を導波できるプローブとして
は、石英によって作製されたプローブが挙げられる。し
かしながら、石英の屈折率は約１．５と低い。したがっ
て、石英によって作製されたプローブは、光ファイバに
よって作製されたプローブと同様に、例えば導波してい
る照射光や散乱光が染み出してしまい、散乱光を効率良
く集光することや試料に対して光を効率良く照射するこ
とが困難となる。すなわち、石英によって作製されたプ
ローブを使用して、試料を高効率で観察することは困難
となる。As the probe capable of guiding the ultraviolet light, a probe made of quartz can be cited. However, the refractive index of quartz is as low as about 1.5. Therefore, a probe made of quartz, like a probe made of an optical fiber, exudes, for example, guided irradiation light or scattered light, and efficiently collects the scattered light or collects it on the sample. On the other hand, it becomes difficult to irradiate light efficiently. That is, it becomes difficult to observe a sample with high efficiency using a probe made of quartz.

【００１１】本発明は以上説明した従来の実情を鑑みて
提案されたものであり、赤外光から紫外光までを利用し
て、微小な試料を高効率で試料を観察することが可能な
プローブ及びその製造方法を提供することを目的とす
る。The present invention has been proposed in view of the conventional circumstances described above, and a probe capable of observing a minute sample with high efficiency by utilizing infrared light to ultraviolet light. And its manufacturing method.

【００１２】[0012]

【課題を解決するための手段】本発明を適用したプロー
ブは、ダイヤモンドによって作製された錐状の探針と、
上記探針を、上記探針の底面から上記探針の頂点まで光
を導波することが可能な状態で支持する支持基板とを備
えることを特徴とする。A probe to which the present invention is applied includes a conical probe made of diamond,
A support substrate that supports the probe in a state in which light can be guided from the bottom surface of the probe to the apex of the probe.

【００１３】本発明を適用したプローブは、赤外光から
紫外光までの光の屈折率が高いダイヤモンドによって探
針が作製されているため、探針によって導波される光の
染み出しが少ない。In the probe to which the present invention is applied, since the probe is made of diamond having a high refractive index of light from infrared light to ultraviolet light, the light guided by the probe hardly leaks.

【００１４】また、本発明を適用したプローブの製造方
法は、基板の一方の主面側に、他方の主面側に近接する
に従って開口が徐々に小さくなる穴部を穿設する穴部穿
設工程と、上記穴部上にダイヤモンド層を形成するダイ
ヤモンド層形成工程と、上記基板の他方の主面側を除去
し、少なくとも上記ダイヤモンド層の先端を露呈させる
露呈工程とを有することを特徴とする。Further, in the method of manufacturing a probe to which the present invention is applied, a hole is formed on one main surface side of the substrate by forming a hole portion in which the opening gradually becomes smaller toward the other main surface side. Characterized by having a step, a diamond layer forming step of forming a diamond layer on the hole, and an exposing step of removing at least the tip of the diamond layer by removing the other main surface side of the substrate. .

【００１５】[0015]

【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。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

【００１６】図１に示すように、本発明を適用したプロ
ーブ（以下、ダイヤモンドプローブと称する。）１は、
探針２と、基板３とを備える。As shown in FIG. 1, a probe (hereinafter referred to as a diamond probe) 1 to which the present invention is applied is
The probe 2 and the substrate 3 are provided.

【００１７】ダイヤモンドプローブ１は、近接場光学顕
微鏡などに使用される。近接場光学顕微鏡では、ダイヤ
モンドプローブ１は試料との対向面に取り付けられる。
近接場光学顕微鏡は、ダイヤモンドプローブ１を備える
ことによって、高い分解能で試料を分析することが可能
となる。例えば、近接場光学顕微鏡は、ダイヤモンドプ
ローブ１の先端から近接場光を発生させて試料に対して
照射することで、光の波長を超えた分解能で分光測定な
どを行う。The diamond probe 1 is used in a near field optical microscope or the like. In the near-field optical microscope, the diamond probe 1 is attached to the surface facing the sample.
The near-field optical microscope can analyze the sample with high resolution by including the diamond probe 1. For example, the near-field optical microscope generates near-field light from the tip of the diamond probe 1 and irradiates the sample with light, thereby performing spectroscopic measurement with a resolution exceeding the wavelength of light.

【００１８】探針２は、ダイヤモンドによって形成され
ている。探針２は錐状であり、錐体の底面に相当する位
置に開口部２ａが設けられている。探針２に形成された
開口は、錐体の頂点２ｂに近接するに従って徐々に小さ
くなる。探針２は導波路であり、開口部２ａから入射し
た光を頂点２ｂへ導波し、先端で近接場光を発生させ
る。また、探針２は、試料を観察するときに、試料表面
に局在する近接場光に先端を挿入することによって、当
該近接場光を散乱させて伝搬光に変換する。そして、探
針２は、散乱させた伝搬光を、頂点２ｂから開口部２ａ
へ導波する。The probe 2 is made of diamond. The probe 2 has a cone shape, and an opening 2a is provided at a position corresponding to the bottom surface of the cone. The opening formed in the probe 2 becomes gradually smaller as it approaches the apex 2b of the cone. The probe 2 is a waveguide, which guides the light incident from the opening 2a to the apex 2b and generates near-field light at the tip. Further, when observing the sample, the probe 2 inserts the tip into the near-field light localized on the sample surface to scatter the near-field light and convert it into propagating light. Then, the probe 2 transmits the scattered propagation light from the apex 2b to the opening 2a.
Guide to.

【００１９】基板３は、Ｓｉによって形成されている。
基板３は、探針２を、開口部２ａから入射した光が頂点
２ｂまで導波され、且つ頂点２ｂから入射した光が開口
部２ａまで導波される状態で支持する。The substrate 3 is made of Si.
The substrate 3 supports the probe 2 in a state where the light incident from the opening 2a is guided to the apex 2b and the light incident from the apex 2b is guided to the opening 2a.

【００２０】ダイヤモンドプローブ１について、開口部
２ａから波長５３５ｎｍの光を入射したときに発生する
近接場光の強度分布を、頂点２ｂを通過する断面、すな
わち図１（Ｂ）中のＡ−Ａ’線に沿って測定したとこ
ろ、図２中実線で示すように、探針２の頂点２ｂ付近で
最も光の強度が強くなるとともに、頂点２ｂから離れる
に従って次第に光の強度が弱くなった。For the diamond probe 1, the intensity distribution of the near-field light generated when a light beam having a wavelength of 535 nm is incident from the opening 2a is taken along the cross section passing through the apex 2b, that is, AA 'in FIG. 1 (B). When measured along the line, as shown by the solid line in FIG. 2, the light intensity became the strongest in the vicinity of the apex 2b of the probe 2, and gradually became weaker as the distance from the apex 2b increased.

【００２１】一方、図３に示すように、ダイヤモンドに
よって形成された探針を備えずＳｉ層５を備えるシリコ
ンプローブ６について、第１の開口部５ａから波長５３
５ｎｍの光を入射したときに発生する近接場光の強度分
布を、第２の開口部５ｂの略中心部を通過する断面、す
なわち、図３（Ｂ）中のＢ−Ｂ’線に沿って測定したと
ころ、図２中波線で示す通りとなり、第２の開口部５ｂ
の略中心部から約２５０ｎｍ離間した位置で光の強度が
最も強くなった。On the other hand, as shown in FIG. 3, with respect to the silicon probe 6 not having the probe formed of diamond but having the Si layer 5, the wavelength 53 from the first opening 5a.
The intensity distribution of the near-field light generated when light of 5 nm is incident is measured along the cross section passing through the substantially central portion of the second opening 5b, that is, along the line BB ′ in FIG. 3 (B). As a result of measurement, the result is as shown by the wavy line in FIG. 2, and the second opening 5b
The intensity of the light became the strongest at a position separated by about 250 nm from the substantially central part of.

【００２２】すなわち、ダイヤモンドプローブ１は、ダ
イヤモンドによって形成された探針２を備えることによ
って、開口部２ａから入射された光を集中させて頂点２
ｂまで導波できることが判明した。That is, the diamond probe 1 is provided with the probe 2 formed of diamond, so that the light incident from the opening 2a is concentrated and the apex 2 is formed.
It was found that the wave can be guided up to b.

【００２３】なお、図２では、探針２の頂点２ｂ及び第
２の開口部５ｂの略中心部を０としている。In FIG. 2, the apex 2b of the probe 2 and the substantially central portion of the second opening 5b are zero.

【００２４】以上説明したダイヤモンドプローブ１は、
探針２がダイヤモンドによって形成されている。ダイヤ
モンドは、紫外光から赤外光までの光の屈折率が約２．
５である。すなわち、探針２は、屈折率が高いために、
紫外光から赤外光までの光を導波したときに光の染み出
しが少ないものとなる。したがって、ダイヤモンドプロ
ーブ１は、紫外光から赤外光までの光を使用して、微小
な試料に対する表面形状の観察や分光測光などを高効率
且つ高分解能で行うことが可能となる。また、ダイヤモ
ンドプローブ１を使用することにより、紫外光を使用し
た光計測及び光加工などを行うことも可能となる。The diamond probe 1 described above is
The probe 2 is formed of diamond. Diamond has a refractive index of about 2.
It is 5. That is, since the probe 2 has a high refractive index,
When the light from the ultraviolet light to the infrared light is guided, the light exudates less. Therefore, the diamond probe 1 can perform observation of the surface shape of a minute sample, spectrophotometry, and the like with high efficiency and high resolution by using light from ultraviolet light to infrared light. Further, by using the diamond probe 1, it becomes possible to perform optical measurement and optical processing using ultraviolet light.

【００２５】なお、探針２の周囲には、例えばＡｌなど
の金属をコーティングすることが好ましい。探針２の周
囲に金属をコーティングすることで、ダイヤモンドプロ
ーブ１は、コーティングした金属の表面で生じる表面プ
ラズモン共鳴効果を利用することが可能となり、試料の
観察をさらに高効率且つ光分解能で行うことが可能とな
る。また、探針２の周囲に金属をコーティングすること
で、探針２からの光の染み出しを更に低減させることが
でき、且つダイヤモンドプローブ１の先端から発生する
近接場光をさらに集中させることができるため、微小な
試料の観察をさらに高効率且つ高分解能で行うことが可
能となる。The tip 2 is preferably coated with a metal such as Al. By coating the metal around the probe 2, the diamond probe 1 can utilize the surface plasmon resonance effect generated on the surface of the coated metal, and can observe the sample with higher efficiency and optical resolution. Is possible. Further, by coating the metal around the probe 2, it is possible to further reduce the leakage of light from the probe 2, and to further concentrate the near-field light generated from the tip of the diamond probe 1. Therefore, it becomes possible to perform observation of a minute sample with higher efficiency and higher resolution.

【００２６】つぎに、ダイヤモンドプローブ１の製造方
法について説明する。Next, a method for manufacturing the diamond probe 1 will be described.

【００２７】先ず、図４に示すようなＳＯＩ（silicon
on inslation）基板１０を用意する。ＳＯＩ基板１０
は、第１のＳｉ層１１上に、第１のＳｉＯ２層１２と、
第２のＳｉ層１３とが順次積層された構造を有してい
る。本実施の形態では、第１のＳｉ層１１の厚さが４５
０μｍ、第１のＳｉＯ２層１２の厚さが１μｍ、第２の
Ｓｉ層１３の厚さが１０μｍとされている。First, as shown in FIG. 4, SOI (silicon
on inslation) A substrate 10 is prepared. SOI substrate 10
Is a first SiO 2 layer 12 on the first Si layer 11,
It has a structure in which the second Si layer 13 is sequentially stacked. In the present embodiment, the thickness of the first Si layer 11 is 45
0 μm, the thickness of the first SiO 2 layer 12 is 1 μm, and the thickness of the second Si layer 13 is 10 μm.

【００２８】次に、図５に示すように、第１のＳｉ層１
１を、例えば３４重量％のＫＯＨ水溶液によってエッチ
ングする。Next, as shown in FIG. 5, the first Si layer 1
1 is etched with, for example, a 34% by weight aqueous KOH solution.

【００２９】次に、図６に示すように、第２のＳｉ層１
３を酸化し、第２のＳｉ層１３上に第２のＳｉＯ２層１
４を形成する。Next, as shown in FIG. 6, the second Si layer 1 is formed.
3 is oxidized to form a second SiO 2 layer 1 on the second Si layer 13.
4 is formed.

【００３０】そして、図７に示すように、この第２のＳ
ｉＯ２層１４に対して、例えばリソグラフィーによりパ
ターニングを行い、最終的に探針２の開口部２ａが形成
される位置に開口１４ａを形成する。ここで、リソグラ
フィー技術としては、例えばフォトリソグラフィー技術
や電子ビーム描画装置を使用した技術などを用いること
ができる。Then, as shown in FIG. 7, this second S
The iO2 layer 14 is patterned by, for example, lithography to form the opening 14a at a position where the opening 2a of the probe 2 is finally formed. Here, as the lithography technique, for example, a photolithography technique or a technique using an electron beam drawing apparatus can be used.

【００３１】次に、図８に示すように、ＳＯＩ基板１０
に対して、第２のＳｉＯ２層１４をマスクとして、異方
性エッチングを施す。エッチャントとしては、例えばＫ
ＯＨ水溶液、ＮａＯＨ水溶液、ヒドラジン一水和物、エ
ティレンジアミン−パイロカテコール−水の混合液（Ｅ
ＰＷ）、テトラメティルアンモニュウムハイドロオキサ
イド（ＴＭＡＨ）などを使用する。第２のＳｉ層１３に
対して異方性エッチングを施すことにより、錐状の孔部
１３ａが形成される。Next, as shown in FIG. 8, the SOI substrate 10
On the other hand, anisotropic etching is performed using the second SiO 2 layer 14 as a mask. As an etchant, for example, K
OH aqueous solution, NaOH aqueous solution, hydrazine monohydrate, etylenediamine-pyrocatechol-water mixture (E
PW), tetramethylammonium hydroxide (TMAH), etc. are used. By subjecting the second Si layer 13 to anisotropic etching, the conical hole portion 13a is formed.

【００３２】次に、第２のＳｉＯ２層１４を、例えばフ
ッ酸液によって除去する。Next, the second SiO2 layer 14 is removed with, for example, a hydrofluoric acid solution.

【００３３】次に、図９に示すように、例えば特開平７
−８２０８３号公報に開示されている方法によって、第
２のＳｉ層１３上にダイヤモンド層１５を形成する。具
体的的に説明すると、先ず、第２のＳｉ層１３の表面を
クリーニングした後に、１０−６Ｔｏｒｒ以下の高真空
中に室温以上８００℃以下の温度で１５分放置する。次
に、第２のＳｉ層１３の表面を炭素含有プラズマで処理
する。次に、第２のＳｉＯ２層１４及び第２の第２のＳ
ｉ層１３の表面に形成された炭素含有プラズマ間に電流
を一定時間流しダイヤモンド層１５を合成するための核
を形成する。そして、第２のＳｉ層１３に対して結晶方
位が配向したダイヤモンド層１５を合成する。Next, as shown in FIG.
The diamond layer 15 is formed on the second Si layer 13 by the method disclosed in Japanese Unexamined Patent Publication No. 82083. More specifically, first, the surface of the second Si layer 13 is cleaned and then left in a high vacuum of 10 −6 Torr or less at room temperature or more and 800 ° C. or less for 15 minutes. Next, the surface of the second Si layer 13 is treated with carbon-containing plasma. Next, the second SiO2 layer 14 and the second second S
An electric current is passed between the carbon-containing plasmas formed on the surface of the i layer 13 for a certain period of time to form nuclei for synthesizing the diamond layer 15. Then, the diamond layer 15 in which the crystal orientation is oriented with respect to the second Si layer 13 is synthesized.

【００３４】最後に、第１のＳｉＯ２層１２を例えばフ
ッ酸溶液によって除去した後、第２のＳｉ層１３をダイ
ヤモンド層１５が形成されていない側から例えば３４重
量％のＫＯＨ水溶液によってエッチングすることによっ
て、図１に示すダイヤモンドプローブ１が完成する。Finally, after removing the first SiO 2 layer 12 with, for example, a hydrofluoric acid solution, the second Si layer 13 is etched from the side on which the diamond layer 15 is not formed with, for example, a 34 wt% KOH aqueous solution. Thus, the diamond probe 1 shown in FIG. 1 is completed.

【００３５】以上説明したダイヤモンドプローブ１の作
製方法によれば、赤外光から紫外光までのいずれの光を
導波したときにも光の染み出しが少なく、微小な試料に
対して表面形状の観察や分光測光などを高効率且つ高分
解能で行うことが可能であり、且つ紫外光を使用した光
計測及び光加工などを行うことも可能なダイヤモンドプ
ローブ１を作製することが可能となる。According to the method for manufacturing the diamond probe 1 described above, light is hardly exuded when any light from infrared light to ultraviolet light is guided, and the surface shape of a minute sample is It is possible to manufacture the diamond probe 1 that can perform observation and spectrophotometry with high efficiency and high resolution, and can also perform optical measurement and optical processing using ultraviolet light.

【００３６】なお、図１０に示すように、ダイヤモンド
プローブ１は、マイクロマシーン技術などを利用して基
板３をカンチレバー構造とすることにより、原子間力顕
微鏡（ＡＦＭ）用のプローブとしても使用可能となる。
すなわち、ダイヤモンドプローブ１を、基板３の一方の
端部３ａが片持ち支持され、他方の端部３ｂが矢印Ａに
示すように弾性変位可能とされ、他方の端部３ｂ側に探
針２が形成された構造とする。以上説明した構造とする
ことにより、ダイヤモンドプローブ１は、試料との間に
生じる原子間力を一定とすることが可能となる。As shown in FIG. 10, the diamond probe 1 can also be used as a probe for an atomic force microscope (AFM) by forming the substrate 3 into a cantilever structure by using a micromachine technique or the like. Become.
That is, one end 3a of the substrate 3 is cantilevered and the other end 3b of the diamond probe 1 is elastically displaceable as shown by an arrow A, and the probe 2 is provided on the other end 3b side. The formed structure. With the structure described above, the diamond probe 1 can make the interatomic force generated between the diamond probe 1 and the sample constant.

【００３７】また、探針２にホウ素をドープさせること
により、ダイヤモンドプローブ１は、走査トンネル顕微
鏡（ＳＴＭ）用のプローブとしても使用可能となる。ホ
ウ素をドープすることにより、探針２は導電性となる。
したがって、ダイヤモンドプローブ１は、試料との間に
トンネル電流を流し、このトンネル電流を一定とするこ
とが可能となる。ホウ素は、例えば、ダイヤモンド層１
５を形成するときにジボラン（Ｂ２Ｈ６）を添加するこ
となどによって、ドープされる。Further, by doping the probe 2 with boron, the diamond probe 1 can be used as a probe for a scanning tunneling microscope (STM). By doping with boron, the probe 2 becomes conductive.
Therefore, the diamond probe 1 allows a tunnel current to flow between the diamond probe 1 and the sample, and makes the tunnel current constant. Boron is, for example, diamond layer 1
5 is doped, such as by adding diborane (B2H6) when forming 5.

【００３８】[0038]

【発明の効果】本発明に係るプローブは、探針がダイヤ
モンドによって形成されている。ダイヤモンドは、紫外
光から赤外光までの光の屈折率が約２．５である。すな
わち、当該探針は、屈折率が高い材料によって形成され
ているために、紫外光から赤外光までの光を導波したと
きに光の染み出しが少ないものとなる。したがって、本
発明に係るプローブは、紫外光から赤外光までの光を使
用して、微小な試料の観察を高効率且つ高分解能で行う
ことが可能となる。また、本発明を適用したプローブに
よれば、紫外光を使用して光計測及び光加工などを行う
ことも可能となる。According to the probe of the present invention, the probe is made of diamond. Diamond has a refractive index of about 2.5 for light from ultraviolet light to infrared light. That is, since the probe is made of a material having a high refractive index, light leaks little when the light from the ultraviolet light to the infrared light is guided. Therefore, the probe according to the present invention is capable of observing a minute sample with high efficiency and high resolution by using light from ultraviolet light to infrared light. Further, according to the probe to which the present invention is applied, it becomes possible to perform optical measurement and optical processing using ultraviolet light.

【００３９】また、本発明を適用したプローブの作製方
法によれば、赤外光から紫外光の内いずれの光を導波し
たときに光の染み出しが少なく、微小な試料の観察を高
効率且つ光分解能で行うことが可能であり、且つ紫外光
を使用した光計測及び光加工などを行うことも可能なプ
ローブを作製することが可能となる。Further, according to the method for producing a probe to which the present invention is applied, when any light from infrared light to ultraviolet light is guided, the light does not seep out and the observation of a minute sample is highly efficient. In addition, it is possible to manufacture a probe that can be performed with optical resolution and that can also perform optical measurement and optical processing using ultraviolet light.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図１】本発明を適用したダイヤモンドプローブの断面
図及び平面図である。FIG. 1 is a sectional view and a plan view of a diamond probe to which the present invention is applied.

【図２】ダイヤモンドプローブから出射した光の強度分
布と、シリコンプローブから出射した光の強度分布とを
示す図である。FIG. 2 is a diagram showing an intensity distribution of light emitted from a diamond probe and an intensity distribution of light emitted from a silicon probe.

【図３】シリコンプローブの断面図及び平面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view and a plan view of a silicon probe.

【図４】ＳＯＩ基板の断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view of an SOI substrate.

【図５】ＳＯＩ基板から第１のＳｉ層と第１のＳｉＯ２
層とを除去した状態を示す断面図である。FIG. 5: First Si layer and first SiO 2 from SOI substrate
It is sectional drawing which shows the state which removed the layer.

【図６】第２のＳｉ層上に第２のＳｉＯ２層を形成した
状態を示す断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view showing a state in which a second SiO 2 layer is formed on the second Si layer.

【図７】第２のＳｉＯ２層をパターニングした状態を示
す断面図である。FIG. 7 is a cross-sectional view showing a state in which a second SiO 2 layer is patterned.

【図８】第２のＳｉ層に対してエッチングを施した状態
を示す断面図である。FIG. 8 is a cross-sectional view showing a state where the second Si layer is etched.

【図９】第２のＳｉＯ２層を除去した後に、ダイヤモン
ド層を形成した状態を示す断面図である。FIG. 9 is a cross-sectional view showing a state in which a diamond layer has been formed after removing the second SiO 2 layer.

【図１０】基板をカンチレバー形状としたダイヤモンド
プローブを示す断面図である。FIG. 10 is a cross-sectional view showing a diamond probe whose substrate has a cantilever shape.

【図１１】散乱型近接場光学顕微鏡を示す模式図であ
る。FIG. 11 is a schematic view showing a scattering type near-field optical microscope.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１ プローブ、２ 探針、３ 基板 1 probe, 2 probe, 3 substrate

フロントページの続き (72)発明者 吉本 護 神奈川県相模原市相模大野７−27−22Continued front page    (72) Inventor Mamoru Yoshimoto             7-27-22 Sagamiono, Sagamihara City, Kanagawa Prefecture

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】 ダイヤモンドによって作製された錐状の
探針と、 上記探針を、上記探針の底面及び上記探針の頂点間を光
が透過することが可能となる状態で支持する支持基板と
を備えることを特徴とするプローブ。1. A support substrate for supporting a conical probe made of diamond and the probe in a state where light can pass between the bottom surface of the probe and the apex of the probe. And a probe. 【請求項２】 上記探針は、ホウ素がドープされている
ことを特徴とする請求項１記載のプローブ。2. The probe according to claim 1, wherein the probe is doped with boron. 【請求項３】 基板の一方の主面側に、他方の主面側に
近接するに従って開口が徐々に小さくなる穴部を穿設す
る穴部穿設工程と、 上記穴部上にダイヤモンド層を形成するダイヤモンド層
形成工程と、 上記基板の他方の主面側を除去し、少なくとも上記ダイ
ヤモンド層の先端を露呈させる露呈工程とを有すること
を特徴とするプローブの製造方法。3. A hole forming step of forming a hole on one main surface side of a substrate, the opening of which gradually becomes smaller toward the other main surface side, and a diamond layer is formed on the hole portion. A method of manufacturing a probe, comprising: a diamond layer forming step of forming; and an exposing step of removing at least the tip of the diamond layer by removing the other main surface side of the substrate. 【請求項４】 上記探針にホウ素をドープさせるホウ素
ドープ工程を有することを特徴とする請求項３記載のプ
ローブの製造方法。4. The method of manufacturing a probe according to claim 3, further comprising a boron doping step of doping the probe with boron.