JP4024570B2 - 近視野光発生素子、近視野光記録装置、および近視野光顕微鏡 - Google Patents
近視野光発生素子、近視野光記録装置、および近視野光顕微鏡 Download PDFInfo
- Publication number
- JP4024570B2 JP4024570B2 JP2002092276A JP2002092276A JP4024570B2 JP 4024570 B2 JP4024570 B2 JP 4024570B2 JP 2002092276 A JP2002092276 A JP 2002092276A JP 2002092276 A JP2002092276 A JP 2002092276A JP 4024570 B2 JP4024570 B2 JP 4024570B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light
- field
- optical
- field light
- incident
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01Q—SCANNING-PROBE TECHNIQUES OR APPARATUS; APPLICATIONS OF SCANNING-PROBE TECHNIQUES, e.g. SCANNING PROBE MICROSCOPY [SPM]
- G01Q60/00—Particular types of SPM [Scanning Probe Microscopy] or microscopes; Essential components thereof
- G01Q60/18—SNOM [Scanning Near-Field Optical Microscopy] or apparatus therefor, e.g. SNOM probes
- G01Q60/22—Probes, their manufacture, or their related instrumentation, e.g. holders
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y20/00—Nanooptics, e.g. quantum optics or photonic crystals
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y35/00—Methods or apparatus for measurement or analysis of nanostructures
-
- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
- G11B7/00—Recording or reproducing by optical means, e.g. recording using a thermal beam of optical radiation by modifying optical properties or the physical structure, reproducing using an optical beam at lower power by sensing optical properties; Record carriers therefor
- G11B7/12—Heads, e.g. forming of the optical beam spot or modulation of the optical beam
- G11B7/122—Flying-type heads, e.g. analogous to Winchester type in magnetic recording
-
- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
- G11B7/00—Recording or reproducing by optical means, e.g. recording using a thermal beam of optical radiation by modifying optical properties or the physical structure, reproducing using an optical beam at lower power by sensing optical properties; Record carriers therefor
- G11B7/12—Heads, e.g. forming of the optical beam spot or modulation of the optical beam
- G11B7/135—Means for guiding the beam from the source to the record carrier or from the record carrier to the detector
- G11B7/1387—Means for guiding the beam from the source to the record carrier or from the record carrier to the detector using the near-field effect
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y10/00—Nanotechnology for information processing, storage or transmission, e.g. quantum computing or single electron logic
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01Q—SCANNING-PROBE TECHNIQUES OR APPARATUS; APPLICATIONS OF SCANNING-PROBE TECHNIQUES, e.g. SCANNING PROBE MICROSCOPY [SPM]
- G01Q80/00—Applications, other than SPM, of scanning-probe techniques
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Nanotechnology (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
- Radiology & Medical Imaging (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Biophysics (AREA)
- Optical Head (AREA)
- Microscoopes, Condenser (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、近視野光を発生させる素子、及びこれを利用した高密度情報記録装置のためのヘッド、高解像顕微鏡のためのプローブに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近視野光発生素子は、高密度な情報記録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視野光顕微鏡における光プローブなどに用いられている。
【０００３】
高密度な光記録装置の開発は、近年の画像や動画などの情報量の爆発的増加に伴い積極的に進められている。ＣＤ（コンパクトディスク）に代表される光ディスクは光の回折限界によって記録密度に限界があることが知られている。この限界を超えるために、より波長の短い光を利用する方法や、近視野光を利用する方法が提案されている。近視野光を利用する光記録装置は、波長以下のサイズの光学的微小開口に光を入射し、開口からわずかに広がった近視野光と記録媒体表面とを相互作用させ、透過あるいは反射した散乱光を検出することで微小なデータマークを読み出す方法である。記録再生できる最小マークサイズは入射光の波長ではなく、開口サイズによって限定されるため、微小な開口を作製することで記録密度の向上が可能となる。
【０００４】
近視野光を用いた光記録装置においては、開口が記録媒体表面に近接する必要がある。また、高いデータ転送速度を実現するためには開口が高速に記録媒体表面上を走査する必要がある。これらの条件を満たすために、代表的には従来の磁気記録で用いられるフライングヘッド方式が提案されている（Ｉｓｓｉｋｉ，Ｆ．ｅｔ ａｌ，Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ，７６（７），８０４（２０００））。ヘッドの構造は平面基板に半導体プロセスによって浮上スライダと微小開口を形成したものである。例えばＳｉ 基板上にＳｉＯ2層を積層し、リソグラフィによってティップ用レジストパターンを形成し、ＳｉＯ2層をエッチングすることによって、ＳｉＯ2から成る錐状ティップを作製する。これにＡｌを２００ｎｍ程度真空蒸着した後にＦＩＢ（Ｆｏｃｕｓｅｄ ＩｏｎＢｅａｍ）法によってティップ先端を切断することによって、先端に光学的開口を持つティップを作製する。開口の輪郭形状は上述のティップ用レジストパターンの形状によって決まるが、最終的に微小な開口を形成するためには円、三角形が望ましく、四角形は先端がブレード状になる可能性があるためあまり望まれない。開口形状が円のものが、その後のヘッドとしての扱いにおいて方向を制御する必要がないことなどから普通は円状開口が作製される。
【０００５】
近視野光顕微鏡で用いられる光プローブは、光ファイバを加熱・延引・切断し、Ａｌ遮光膜を蒸着した後に先端を切断して光学的開口を形成することで作製する。
【０００６】
これらの光ヘッドあるいはプローブに向けてレーザ光源からの入射光を入射し、近視野光を発生させる。入射光はレーザから光ファイバで導光したり、空中伝播によって微小開口に照射する。レーザからの光は直線偏光であるが、ファイバで導光する途中で偏光が乱され、また空中伝播方式においても開口形状、走査方向と偏光方向を制御して動作させることはない。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上述のような近視野光プローブあるいはヘッドの課題は、入射光強度に対して開口から発生する近視野光強度（ここではプローブの光効率と呼ぶ）が小さいという点であった。入射光は開口に到達するまでにプローブ内壁によって反射されたり、吸収されて熱エネルギーとなって失われる。開口まで到達した光も開口が波長以下のサイズであるために、ごくわずかのエネルギーしか透過することができない。発生する近視野光強度が小さいと、十分なコントラストが得られず、顕微鏡の場合には出力画像の精度、データストレージ装置の場合にはデータ転送速度が不十分になる。
【０００８】
光効率の向上のために、例えば（Ｖｅｅｒｍａｎ，Ｊ．Ａ．ｅｔ ａｌ，Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ，７２（２４），３１１５（１９９８））では、プローブ先端をＦＩＢで切断するときにビームをプローブの真横から当てることで先端を平らにするなどの工夫がなされてきた。また、（Ｏｈｔｓｕ，Ｍ．，Ｊ．Ｌｉｇｈｔｗａｖｅ Ｔｅｃｈ．，１３（７），１２００（１９９５））では逆に、開口面内に微小な突起を形成することによって解像度を向上させる試みもある。
【０００９】
しかし、顕微鏡の解像度、あるいはストレージ装置の記録密度向上のために開口サイズを微細にすれば、光効率が劣化することが知られており、光効率の向上方法の模索が続いている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上述の課題を解決するために、本発明においては、入射光の波長以下の大きさを持つ光学的微小開口を有し、微小開口に、入射光を照射することによって、近視野光を発生させる近視野光発生素子において、微小開口の輪郭のうち一ヶ所が、入射光の偏光方向と略直交していることを特徴とする近視野光発生素子とする。
【００１１】
これにより、微小開口の輪郭のうち、入射光の偏光方向と略直交する部分のみが大きな強度の近視野光を発生させ、高い解像度と高い光効率が両立できる。
【００１２】
また、近視野光発生素子において、輪郭が多角形であり、その一辺が偏光方向と略直交することを特徴とする。
【００１３】
これにより、単純な形状のマスクを作製するだけで高性能な近視野光ヘッドが安価に製造できる。さらに、開口輪郭のうち強い近視野光を発生させる部分が一ヶ所になり、解像度向上が可能となる。
【００１４】
また、近視野光発生素子において、輪郭が三角形であり、その一辺が偏光方向と略直交することを特徴とする。
【００１５】
これにより、頂点が容易に形成される三角錐形状をもとに微小開口を作製することができ、高い歩留まりで安定した近視野光発生素子を作製することができる。
【００１６】
また、近視野光発生素子において、微小開口が、光を透過する錐状ティップ先端に形成され、微小開口の周辺部は遮光膜で覆われていることを特徴とする。
【００１７】
これにより、リソグラフィで作製可能な構造よりもより微細なサイズの微小開口を作製することができる。
【００１８】
また、近視野光発生素子において、輪郭の一辺が、入射光によってプラズモンを励起する材質から成ることを特徴とする。
【００１９】
これにより、発生する近視野光が微小開口の一辺に強く局在するため、高Ｓ／Ｎで、高密度記録に対応した近視野光発生素子となる。
【００２０】
また、材質が、金、銀、銅のいずれかを含むことを特徴とする。
【００２１】
これにより、容易な製造プロセスによって高性能な近視野光発生素子が製造できる。
【００２２】
また、光ヘッドと、光源と、記録媒体と、光ヘッドが記録媒体表面を走査する手段と、
光源からの入射光を光ヘッドへ導く光入射手段と、光ヘッドが記録媒体表面と近視野光を介して相互作用した結果発生した散乱光を検出する光検出手段と、を含む近視野光記録装置において、光入射手段が前記入射光の偏光を保持あるいは制御する手段を含み、光ヘッドが上に述べたいずれかに記載の近視野光発生素子であることを特徴とする近視野光記録装置とする。
【００２３】
これにより、開口輪郭のうち強い近視野光を発生させる部分が一ヶ所になり、解像度向上が可能となる。また、簡単な方法で安価に高性能な近視野光ヘッドが製造できる。また、データストレージ装置において高密度記録と高転送速度が両立する。
【００２４】
また、光プローブと、光源と、光源からの入射光を光プローブへ導く光入射手段と、光プローブが試料表面と近視野光を介して相互作用した結果発生した散乱光を検出する光検出手段と、を含む近視野光顕微鏡において、光入射手段が入射光の偏光を保持あるいは制御する手段を含み、光プローブが上述したいずれかに記載の近視野光発生素子であることを特徴とする近視野光顕微鏡とする。
【００２５】
これにより、微小開口の輪郭のうち、入射光の偏光方向と略直交する部分のみが大きな強度の近視野光を発生させ、高い解像度と高い光効率が両立できる。顕微鏡の高解像度と高Ｓ／Ｎ比が実現される。簡単な方法で安価に高性能な近視野光プローブが製造できる。
【００２６】
また、近視野光記録装置あるいは近視野光顕微鏡において、光検出手段が、偏光光学素子を含むことを特徴とする。
【００２７】
これにより、記録媒体あるいは試料と近視野光との相互作用によって発生した検出光のうち、特定の偏光成分のみを選択的に検出することにより、記録媒体あるいは試料の微細な光学的状態の相違を検出し、高密度記録あるいは高分解能観察が可能となる。
【００２８】
また、近視野光顕微鏡において、微小開口輪郭のうちの、入射光の偏光方向と略直交している一ヶ所が、光プローブにおいて、輪郭の他の部分よりもより先端側に位置していることを特徴とする。
【００２９】
これにより、微小開口輪郭のうち、近視野光が強く局在した部分を試料表面に近接することができ、高分解能な顕微鏡が実現できる。
【００３０】
また、近視野光顕微鏡において、微小開口輪郭のうちの、入射光の偏光方向と略直交している一ヶ所と、それに対向する部分とを結ぶ線が、光プローブにおいて、光プローブの先端方向と略直交することを特徴とする。
【００３１】
これにより、微小開口輪郭のうち、強く近視野光が局在している部分のさらに端の部分のみを試料に近接させることができ、高分解能な顕微鏡が実現できる。
【００３２】
【発明の実施の形態】
（実施の形態１）
図１は、本実施の形態１の情報記録再生装置の構成を説明した図である。近視野光を発生する微小開口（図示略）を有する近視野光ヘッド１０４を、記録媒体１０５の表面に数十ｎｍまで近接した状態で記録媒体１０５を図中矢印１１２で示した方向に高速に回転させる。近視野光ヘッド１０４が記録媒体１０５と常に一定の相対配置で浮上するために、フレクシャー１０８をサスペンションアーム１０７の先端部に形成している。サスペンションアーム１０７はボイスコイルモータ（図示略）によって記録媒体１０５の半径方向に移動可能である。
【００３３】
近視野光ヘッド１０４は、記録媒体１０５に微小開口が対面するように配置されている。レーザー１０１からの光束を近視野光ヘッド１０４に導く為に、レンズ１０２とサスペンションアーム１０７に固定されたコアとクラッドからなる光導波路１０３を用いている。光導波路１０３は、レーザからの光束の持つ偏光方向を保存するように、コア断面形状を長方形にした偏光保存型の導波路を用いた。必要に応じて、レーザー１０１は回路系１１０により強度変調などをかけることもできる。また、記録媒体１０５に記録された情報を読みだす為の受光ヘッド１０６がサスペンションアーム１０９に取り付けられ、サスペンションアーム１０９はサスペンションアーム１０７と同じボイスコイルモータ（図示略）に取付けされている。
【００３４】
図２は本実施の形態１に係る情報記録再生装置の導波路と近視野光ヘッドについて説明した図である。開口基板１１１にはヘッド用レンズ機能を実現するために、例えば透明なガラス基板上にマイクロレンズ２０５を形成し、さらにその記録媒体面側に常に一定の相対配置で浮上するためにエアーベアリングサーフェス２０４が形成されている。そして、開口基板１１１は、マイクロレンズ２０５と、エアーベアリングサーフェス２０４と、微小開口２０６以外は遮光膜（図示略）で覆われている。開口基板１１１の底面の遮光膜には微小開口２０６が形成されている。マイクロレンズ２０５は、光導波路１０３からの光束を微小開口２０６に集光している。この開口基板１１１の上部には、２００ｎｍ厚のＡｌ（図示略）が蒸着されたミラー面２０３を持つミラー基板２１０と、コア２０１とクラッド２０２からなる光導波路１０３が固定されている。ここで開口基板１１１として、使用するレーザーの波長での光を透過するガラス基板を用いたが、シリコン基板等を用い、マイクロレンズ２０５と光束が透過する部分だけ使用する波長での光を透過する材料で作成してもよい。また、マイクロレンズ２０５は、通常の球面あるいは非球面レンズ、屈折率分布形レンズ、フレネルレンズなどを用いる事ができる。特にフレネルレンズを用いると平面形のレンズが作成可能であり、径の大きなレンズを作成しても近視野光ヘッドの厚さを薄くすることが可能である。フレネルレンズは、フォトリソグラフィ技術を用いて大量生産可能である。
【００３５】
本発明は、図２で示したヘッド構造のうち、微小開口２０６付近の構造と、入射光偏光に特徴がある。図３は本実施の形態１に係る情報記録再生装置の光ヘッドのうち、底面の微小開口付近を示した図である。開口基板１１１の上（底面）にＳｉＯ2から成る高さ約１０ミクロンの三角錐２１１が形成されている。三角錐２１１の表面には図示は略すが、Ａｌから成る遮光膜が約２００ｎｍ製膜されている。三角錐２１１の頂点は底面と平行な面で切断されて遮光膜が除去されており、光学的微小開口２０６が形成されている。三角錐２１１は正四面体であることにより、微小開口２０６は正三角形の輪郭を持つ。このヘッドを、記録媒体表面に対してｘで示した方向に走査し、微小開口２０６から発生した近視野光と媒体表面の相互作用を起こさせる。
【００３６】
図４は本実施の形態１にかかる光ヘッドの断面と底面を示した図である。開口基板１１１は上面にマイクロレンズ２０５を持ち、底面に微小開口２０６付きの三角錐２１１を持つ。
【００３７】
図５は本実施の形態１にかかる光ヘッドが、記録媒体表面のデータマークの上方を走査する状態を示した図である。長さ７２ｎｍ,幅５６ｎｍのデータマーク２２１はＧｅ2Ｓｂ2Ｔｅ5から成る相変化記録材料表面に形成されたアモルファス領域である。これは（１，７）変調信号による最短マーク長であり、記録密度としては１００Ｇｂ／ｉｎ2に相当する。微小開口２０６はこの記録媒体表面から２０ｎｍの高さで浮上し、記録媒体が２．２５ｍ／ｓｅｃで回転することによって発生する空気浮上力と、図１に示したサスペンションアーム１０７にかけられた荷重のバランスによって、一定の姿勢を保っている。微小開口２０６に入射する光は直線偏光２２２を持つ。このとき偏光２２２は微小開口２０６の右辺に垂直である。
【００３８】
このようにして構成された情報記録装置を用いることで、従来の円状あるいは四角形の微小開口を持つものや、偏光を制御しないで入射したものに比較して、信号強度が約１０倍、対応する記録密度が約１．５倍に向上した。このメカニズムを計算機シミュレーションによって図６で説明する。
【００３９】
図６（ａ）は従来の円形微小開口２３１を示す。図６（ｂ）は本発明による三角形微小開口２３２を示す。図６（ｃ）は両者の形状とサイズを比較した図である。円形微小開口２３１は三角形微小開口２３２に内接する。
【００４０】
図７は計算機シミュレーションによって微小開口の真下２０ｎｍにおける電場エネルギー分布を求めた結果である。開口との相対位置を示すために、図６（ａ）、（ｂ）に示した開口形状と重ねて表示した。図７（ａ）は円形微小開口の場合であり、（ｂ）は三角形微小開口の場合である。入射光は図中に示したＸ方向の直線偏光を持つ。（ａ）の場合はエネルギーは開口全体に広がって分布しているが、（ｂ）の場合は三角形の右辺に局在している。これは偏光方向に垂直なエッジに光が局在するためである。
【００４１】
図８は図７（ａ），（ｂ）のそれぞれにおいての線分Ａ−Ａ’上のプロファイルを重ねて表示したものである。図７（ａ）でのプロファイル２４１に比べて（ｂ）でのプロファイル２４２は強度が約１０倍、半値全幅が０．８倍になっている。強度が大きくなっている理由は、図６に示すように三角形開口の開口面積が円形開口より大きいことが考えられる。また、プロファイルの幅が狭くなっている理由は、図７に示すように三角形開口の光が局在していることが考えられる。
【００４２】
実際に入射光偏光を良好に制御し、開口形状を三角形にし、且つ入射光偏光を三角形開口の一辺に垂直になるように配置することによって、出力信号強度と記録密度の両方を同時に向上させることができる。
【００４３】
図９に本実施の形態１に係る情報記録再生装置の光ヘッドの製造方法のうち、図３に示す三角錐の製造方法を示す。ステップＳ３０１において、４００ミクロン厚のＳｉ基板３１２の上面にプラズマＣＶＤ法によって１５ミクロン厚のＳｉＯ2層３１１を作製する。ステップＳ３０２において、フォトリソグラフィによりパターニングした三角形形状マスクを用いて、等方性エッチングによって三角錐形状３１４を形成する。次にステップＳ３０３において、Ａｌ膜３１７を２００ｎｍ厚で真空蒸着する。最後にステップＳ３０４において、ＦＩＢ（Ｆｏｃｕｓｅｄ Ｉｏｎ Ｂｅａｍ）法によって先端を切断して光学的微小開口２０６を作製する。ステップＳ３０４はＦＩＢでなくとも、機械的に圧力を加えることによってＡｌ膜３１７を先端部のみ除去することで、微小開口２０６を作製することができる。
【００４４】
この方法によれば、本実施の形態１で説明したような微小開口２０６を大量生産することができる。図２に示したヘッド構造のうち、微小開口２０６以外の部分は既存の半導体プロセスおよび組み立て技術によって作製可能であるので、それらを組み合わせると、本発明に係る近視野光ヘッドあるいはプローブがバッチプロセスによって安価に大量生産が可能である。
【００４５】
以上説明したように、実施の形態１に係る情報記録再生装置によると、近視野光を発生する微小開口の輪郭が略正三角形になっていて、その一辺が入射光偏光に略垂直であるために、発生する近視野光がその辺付近に局在する。これにより、従来の円形開口あるいは四角形開口、あるいは三角形開口であっても入射光偏光を良好に制御しない装置に比較して、出力信号強度が大きく、且つ、対応する記録密度の大きい近視野光ヘッドが実現できる。さらに、製造方法においても、従来の円形開口の場合には円錐、四角形開口の場合には四角錐を、高い形状精度を持って作製する必要があったが、本実施の形態における三角形開口の場合は頂点が必ず１点でのみ立つ三角錐を作製すれば良く、より高い歩留まりで作製することができる。
【００４６】
本実施の形態においては開口は三角形としているが、この形状はマスクパターニングによって作製するため、任意のものが作製可能である。ただし、入射光偏光の方向に垂直になる辺が１ヶ所だけにあるような輪郭を持たなければならない。例えば、図１０（ａ）（ｂ）は三角形以外の形状の微小開口である。（ａ）は三角形の一辺が曲線になっている形状である。入射光偏光の方向２２２に対して垂直な部分２５１が、開口輪郭の１ヶ所にだけあるために、三角形開口の場合と同様な効果が得られる。また、（ｂ）は、すべての辺が曲線になっている形状である。入射光偏光の方向２２２に対して垂直な部分２５２が、やはり開口輪郭の１ヶ所にだけある。これらの形状を持つ開口に、図で示した偏光を持つ入射光を照射すると、上述したように、入射光偏光と略垂直な部分のみに近視野光が局在する。この現象を利用すると、高い信号強度で高解像度のヘッドが得られる。
（実施の形態２）
図１１は本発明の実施の形態２に係る情報記録再生装置の構成図である。主な構成は実施の形態１で説明した図１と類似であり、同一部品には同一符号を付けた。相違点は、本実施の形態においては近視野光ヘッド１０４への光の導入方法として、レーザー１０１からの光をレンズ１０２を用いて平行光３０１にして空中伝播させ、ミラー３０２で垂直に折り曲げることで導入する方法を採っている点である。その他の点については実施の形態１と同様であるので説明を略す。本実施の形態においてはレーザー１０１からの光を空中伝播させるため、光の偏光方向が保存された状態で近視野光ヘッド１０４に導入できる。本発明の重要な点は、近視野光を発生させる微小開口の輪郭のうち、一部が入射光の偏光に垂直であるように配置することによって、近視野光を局在させる点であるが、本実施の形態は、このうち入射光の偏光を良好に制御することができるという利点を持つ。これによって、高Ｓ／Ｎで高密度な情報の記録再生が可能となる。
（実施の形態３）
図１２は本発明の実施の形態３に係る情報記録再生装置に使われる近視野光ヘッドのうち、底面の微小開口付近を示した図である。図１２は図３とほぼ同様であるが、図１２では三角錐の表面に積層されたＡｌ遮光膜４１１を図示する。三角錐の３面のうちの一面はＡｌではなくＡｇ膜４１２になっている。このＡｌ遮光膜４１１とＡｇ膜４１２の表面に更に、図示しないがＳｉＯ2あるいはＡｌ層を１００ｎｍ程度積層されている。三角錐の先端は水平に切断されて光学的微小開口２０６が形成されている。
【００４７】
図１３は図１２に示した微小開口の平面図である。微小開口２０６は略三角形の輪郭を持ち、そのうち右辺がヘッドの走査方向ｘに略垂直である。この辺に接する部分がＡｇ膜４１２になっており、他の２辺はＡｌ膜４１１から成る。このような構造を持つ近視野光ヘッドに入射光として、図中ｘ方向に偏光方向を持つ光を入射させると、Ａｇの表面プラズモンが励起されることにより、近視野光がＡｇ膜表面に強く局在して発生する。これにより、実施の形態１あるいは２で実施した構造が持つ光の局在効果に加えて、更なる局在化とエネルギーの増強が実現できる。
【００４８】
図１４は本実施の形態の近視野光ヘッドの製造方法を示す。ステップＳ４０１において、４００ミクロン厚のＳｉ基板３１２の上面にプラズマＣＶＤ法によって１５ミクロン厚のＳｉＯ2層３１１を作製する。ステップＳ４０２において、フォトリソグラフィによりパターニングした三角形形状マスクを用いて、等方性エッチングによって三角錐形状３１４を形成する。次にステップＳ４０３においては三角錐形状３１４のひとつの面にＡｇ膜４１２を製膜し、他の２ 面にはＡｌ膜４１１を製膜する。これは基板を蒸着源に対して傾けた状態で配置することによって容易に可能である。更にステップＳ４０４において全体にＡｌ 膜４１３を製膜してから、ステップＳ４０５において先端を切断して光学的開口２０６を作製する。実施の形態１でも説明したように、光学的開口２０６の形成は、ＦＩＢによる先端の切断によっても可能であるし、先端に機械的な圧力を加えることによっても可能である。
（実施の形態４）
図１５は、本発明の実施の形態４に係る近視野光プローブ１０００の概略図である。近視野光プローブ１０００は、チップ７０１、レバー７０２、基部７０３、遮光膜７０４、および微小開口７０５からなる。錐状のチップ７０１および薄板の片持ち梁であるレバー７０２は、一体に形成されており、チップ７０１は、基部７０３から真っ直ぐに突き出たレバー７０２上に基部７０３とは反対側の面に形成される。遮光膜７０４は、レバー７０２の基部７０３とは反対の面とチップ７０１の表面に形成される。レバー７０２の基部７０３とは反対の面すべてに遮光膜７０４を形成する必要は無いが、その方が好ましい。
【００４９】
微小開口７０５は、チップ７０１の遮光膜７０４が無い部分である。チップ７０１の頂点は、遮光膜７０４の端面よりも突出している。また、チップ７０１の先端は、遮光膜７０４の端面と同一平面内に位置していても良い。近視野光プローブ１０００に外部から入射光９９９を導入することによって、近視野光プローブ１０００は、微小開口７０５から近視野光を照射することができる。また、微小開口７０５によって、試料の光情報を検出することも可能である。さらに、微小開口７０５からの近視野光照射と微小開口での試料の光情報の検出を同時に行うことも可能である。
【００５０】
チップ７０１およびレバー７０２は、走査型近視野顕微鏡で用いられる入射光９９９の波長に対して透明な材料で形成される。入射光９９９の波長が可視領域の場合、二酸化珪素やダイヤモンドなどの誘電体や、ポリイミドをはじめとするポリマーがある。また、入射光９９９の波長が紫外領域では、チップ７０１およびレバー７０２の材料として、二フッ化マグネシウムや二酸化珪素などの誘電体がある。また、入射光９９９の波長が赤外領域の場合、チップ７０１およびレバー７０２の材料として、ジンクセレンやシリコンなどがある。基部７０３の材料は、シリコンや二酸化珪素などの誘電体や、アルミニウムやチタンなどの金属である。遮光膜７０４の材料は、アルミニウムや金などの入射光９９９、または／および、微小開口７０５によって検出した光の波長に対する遮光率の高い材料で形成される。チップ７０１の高さは、数ミクロン〜１０数ミクロンである。レバー７０２の長さは、数１０ミクロンから数１０００ミクロンである。また、レバー７０２の厚みは、数ミクロン程度である。遮光膜７０４の厚さは、遮光率によって異なるが、数１０ｎｍから数１００ｎｍである。図１５中下面からみた微小開口７０５の大きさおよび形状は、直径が入射光９９９、または／および、微小開口７０５によって検出した光の波長以下の円に内接する三角形である。
【００５１】
このとき、入射光９９９はレーザ光源からの直線偏光であり、その偏光方向と、微小開口７０５の輪郭三角形の一辺が略直交している。
【００５２】
図１６は、本発明の実施の形態４に関わる近視野光プローブ１０００を搭載した走査型プローブ顕微鏡２００００を示す構成図である。この走査型プローブ顕微鏡２００００は、図１５に示した近視野光プローブ１０００と、光情報測定用の光源６０１と、光源６０１の前面に配置したレンズ６０２と、レンズ６０２で集光した光を近視野光プローブ１０００まで伝搬する光ファイバ６０３と、試料６１０の下方に配置されチップの先端で発生した伝搬光を反射するプリズム６１１と、プリズム６１１で反射した伝搬光を集光するレンズ６１４と、集光した伝搬光を受光する光検出部６０９と、を備えている。光ファイバ６０３は入射光の偏光方向を保存する偏光保存型のファイバである。
【００５３】
また、近視野光プローブ１０００の上方には、レーザ光を出力するレーザ発振器６０４と、図１５に示した近視野光プローブ１０００のレバー７０２と遮光膜７０４の界面で反射したレーザ光を反射するミラー６０５と、反射したレーザ光を受光して光電変換する上下２分割した光電変換部６０６と、を備えている。さらに、試料６１０およびプリズム６１１をＸＹＺ方向に移動制御する粗動機構６１３および微動機構６１２と、これら粗動機構６１３および微動機構６１２を駆動するサーボ機構６０７と、装置全体の制御をするコンピュータ６０８とを備えている。
【００５４】
つぎに、この走査型プローブ顕微鏡２００００の動作について説明する。レーザ発振器６０４から放出したレーザ光は、図１５に示した近視野光プローブ１０００のレバー７０２と遮光膜７０４の界面で反射する。近視野光プローブ１０００のレバー７０２は微小開口７０５と試料６１０の表面が接近すると、試料６１０との間の引力または斥力によってたわむ。このため、反射したレーザ光の光路が変化するため、これを光電変換部６０６で検出する。
【００５５】
光電変換部６０６により検出した信号は、サーボ機構６０７に送られる。サーボ機構６０７は、光電変換部６０６で検出した信号に基づいて、試料６１０に対する近視野光プローブ１０００のアプローチや、表面の観察の際に、近視野光プローブ１０００のたわみが一定となるように、粗動機構６１３および微動機構６１２を制御する。コンピュータ６０８は、サーボ機構６０７の制御信号から表面形状の情報を受け取る。また、光源６０１から放出された光は、レンズ６０２により集光され、光ファイバ６０３に至る。光ファイバ６０３内を伝搬した光は、偏光が保存されたまま近視野光プローブ１０００のチップ７０１にレバー７０２を通して導入され、微小開口７０５から試料６１０に照射される。一方、プリズム６１１により反射した試料６１０の光学的情報は、レンズ６１４により集光され、光検出部６０９に導入される。光検出部６０９の信号は、コンピュータ６０８のアナログ入力インタフェースを介して取得され、コンピュータ６０８により光学的情報として検出される。なお、チップ７０１への光入射方法は、光ファイバ６０３を用いずに、光源６０１から放出された光をレンズによって直接チップ７０１上へ集光して入射光を導入する方法でも良い。また、図１６では、近視野光プローブ１０００に光を入射し、微小開口７０５から試料に近視野光を照射するイルミネーションモードについて説明したが、試料６１０の表面に発生した近視野光を微小開口７０５によって検出するコレクションモードにおいても、近視野光プローブ１０００を用いることができる。また、イルミネーションモードとコレクションモードを同時に行う観察方法においても、近視野光プローブ１０００を用いることができる。
【００５６】
さらに、図１６では、試料６１０を透過した光を検出する透過モードについて説明したが、試料６１０で反射した光を検出する反射モードにおいても近視野光プローブ１０００を用いることができる。また、近視野光プローブ１０００をバイモルフなどで加振することによって、レバー７０２を振動させ、チップ７０１と試料６１０との間に働く斥力や引力によって生じる、レバー７０２の振幅の変化や、レバー７０２の振動の周波数変化を一定に保つようにチップ７０１と試料６１０との距離を制御するダイナミックフォースモードでも近視野光プローブ１０００を用いる事ができる。
【００５７】
このような構成の走査型プローブ顕微鏡を用いて試料表面の観察を行うと、実施の形態１で説明したものと同様の現象が起きる。すなわち、入射光の偏光方向と微小開口の一辺が略直交するために、その一辺近傍に近視野光が強く局在する。これにより、試料表面の微細な領域と強い相互作用が起き、高解像度で高Ｓ／Ｎでの観察が可能となった。微小開口は実施の形態１で説明したような略三角形、あるいは図１０（ａ），（ｂ）に示したような形状でも同様の効果が得られる。主要な点は、微小開口の輪郭のうち、入射光の偏光方向と略直交する部分が一部分に局在しているという点である。
【００５８】
図１７から図１８は、本発明の実施の形態４の近視野光プローブ１０００の製造方法を説明した図である。図１７（ａ）は、基板８０２上にチップ７０１およびレバー７０２となる透明体８０１を堆積した状態を示している。なお、以下では、図の上部をおもて面、下部を裏面と呼ぶ。裏面にマスク材８０３を有する基板８０２上に、プラズマＣＶＤやスパッタなどによって、透明体８０１を堆積する。透明体８０１の堆積量は、チップ７０１の高さとレバー７０２の厚みの和程度、あるいは若干厚めである。
【００５９】
透明体８０１を堆積した後、図１７（ｂ）に示すように、透明体８０１上に、チップ用マスク８０４をフォトリソグラフィーをはじめとする方法で形成する。チップ用マスク８０４は、フォトレジストやポリイミドなどの誘電体である。チップ用マスク８０４を形成した後、ウエットエッチングやドライエッチングなどの等方性エッチングによって、図１７（ｃ）に示すようにチップ７０１を形成する。
【００６０】
チップ７０１を形成した後、図１８（ａ）に示すように、透明体８０１上にレバー用マスク８０５を形成する。レバー用マスク８０５を形成した後、図１８（ｂ）に示すように、リアクティブイオンエッチング（ＲＩＥ）をはじめとする異方性ドライエッチングによって、レバー７０２を形成する。
【００６１】
レバー７０２を形成した後、フォトリソグラフィーによって、マスク材８０３をパターニングする。その後、水酸化テトラメチルアンモニウム（ＴＭＡＨ）や水酸化カリウム（ＫＯＨ）による結晶異方性エッチングや、異方性ドライエッチングなどによって、図１８（ｃ）に示すように、レバー７０２のリリースと基部７０３の形成を行う。最後に、遮光膜７０４をおもて面に堆積し、遮光膜７０４の不要な部分を集束イオンビームや観察時にチップ７０１を試料に押しつけることによって取り除き、図１８（ｄ）に示すように、微小開口７０５を形成し、近視野光プローブ１０００を得ることができる。
（実施の形態５）
図１９は本発明の実施の形態５に係る近視野光発生素子の微小開口の形状を示す。入射光偏光２２２はｘ方向に平行である。微小開口の輪郭のうち、入射光偏光２２２に対して略直交する部分の長さ９０１は、開口の縦幅９０２よりも短い。近視野光分布９０３は前述のように、入射光偏光２２２に対して略直交する部分に局在する。この実施の形態では微小開口の縦幅９０２よりも近視野光分布９０３が縦方向に狭く局在している。このような形状の微小開口と入射光偏光の組み合わせによって、図中左右方向のみならず、縦方向にも近視野光を局在させることができる。
【００６２】
この近視野光発生素子を光記録装置のヘッドとして利用すると、線方向の密度のみならずトラック方向の記録密度も向上させることができる。また、この近視野光発生素子を近視野光顕微鏡のプローブとして利用すると、試料表面内のどの方向においても高い分解能を持つ近視野光顕微鏡を実現できる。
（実施の形態６）
図２０は本発明の実施の形態６に係る近視野光発生素子をヘッドとして利用した近視野光記録装置の構成を説明した図である。実施の形態１で説明した図１と類似の構成であり、同一部分には同一符号を付け、説明を省略する。図１との相違は、散乱光を検出する部分に偏光板９１１が挿入されている点である。近視野光ヘッド１０４と記録媒体１０５との近視野光を介した相互作用によって発生した散乱光から、偏光板９１１により特定の偏光成分のみを取り出して受光ヘッド１０６において受光される。本発明においては近視野光ヘッド１０４に対して偏光方向を制御して光を入射させるが、記録媒体１０５との相互作用によって偏光が乱される。この乱れは記録媒体１０５表面の微細な光学的物性の相違であるデータマークに依存するため、これを選択的に検出することによって高コントラストな信号再生が可能となる。これにより、より高密度な記録再生が可能となる。
【００６３】
このように偏光板を検出側に設けることは、図示は略すが近視野光発生素子を近視野光顕微鏡のプローブとして利用した場合にも同様の効果を奏する。そして、顕微鏡の場合には高分解能化が可能となる。
（実施の形態７）
図２１は本発明の実施の形態７に係る近視野光発生素子を、近視野光顕微鏡のプローブに利用したものを説明した図である。図２１（ａ）は側面図、（ｂ）は開口の平面図である。図２１（ａ）では、カンチレバー９２１がその先端付近にＳｉＯ2からなる三角錐９２２を持ち、その先端がカンチレバー９２１に対して平行に切断されることによって光学的微小開口が形成されている。（ｂ）において、入射光は図中左右方向の直線偏光であり、その偏光方向９２８に略垂直な辺９２４は、試料表面９２３からの高さ９２５が、頂点９２７の試料表面９２３からの高さ９２６よりも低くなっている。前述のように本発明においては、近視野光は入射光偏光９２８に略垂直な辺９２４に局在するが、本実施の形態においてはこの部分が試料に近接する構成になっている。これによって分解能が向上し、信号強度、Ｓ／Ｎ比も向上する。
（実施の形態８）
図２２は本発明の実施の形態８に係る近視野光発生素子を、近視野光顕微鏡のプローブに利用したものを説明した図である。本実施の形態の構成は、実施の形態７とほぼ同じであるが、相違は光学的微小開口がカンチレバー９２１に対して９０度回転した配置になっている点と、入射光の偏光方向９２８が図中縦方向になっている点である。偏光方向９２８に略垂直な辺９３１は、試料表面９２３に対して傾斜する。この辺９３１の左端９３２の試料表面９２３からの高さ９２５は、右端９３３の高さ９２６よりも低い。前述のように近視野光は、入射光偏光９２８に垂直な辺９３１付近に局在するが、この近視野光分布のうち、左端９３２が右端９３３よりも試料表面９２３に対して、より近接している。近視野光は試料表面９２３に向けて空間的に指数関数的に減衰するため、右端９３３付近の近視野光が試料表面９２３と強く相互作用することは無い。左端９３２付近の近視野光のみが試料表面９２３と相互作用する。従来、光学的開口のサイズによって分解能が決定していたが、本発明により、開口のうちの一辺の長さによって分解能が決定し、さらに本実施の形態においてはその一辺のうちの一端によって分解能が決定する。このため、さらなる高分解能化が可能となる。
【００６４】
実施の形態７，８は同様の構造が、近視野光記録装置のヘッドにも利用可能である。 図２３は本実施の形態の近視野光ヘッドの製造方法を示す。実施の形態３において図１４で説明した製造方法と類似であり、同一部は同一符号を付けた。ステップＳ４０１において、４００ミクロン厚のＳｉ基板３１２の上面にプラズマＣＶＤ法によって１５ミクロン厚のＳｉＯ2層３１１を作製する。ステップＳ４０２において、フォトリソグラフィによりパターニングした三角形形状マスクを用いて、等方性エッチングによって三角錐形状３１４を形成する。次にステップＳ１００３においては三角錐形状３１４にＡｌ膜１００１を製膜する。ステップＳ１００４において、ＦＩＢによって三角錐の先端を切断し、開口２０６を形成する。このとき、基板に対して平行ではなく斜めに切断することにより、実施の形態７，８で説明した形状の開口を作製する。
【００６５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明による近視野光発生素子は、入射光の波長以下の大きさを持つ光学的微小開口に、入射光を照射することによって、近視野光を発生させる近視野光発生素子において、微小開口の輪郭のうち一ヶ所が、入射光の偏光方向と略直交していることを特徴としている。
【００６６】
これにより、微小開口の輪郭のうち、入射光の偏光方向と略直交する部分のみが大きな強度の近視野光を発生させ、高い解像度と高い光効率が両立できる、という効果を奏する。
【００６７】
また、近視野光発生素子において、輪郭が多角形であり、その一辺が偏光方向と略直交することを特徴としている。
【００６８】
これにより、単純な形状のマスクを作製するだけで高性能な近視野光ヘッドが安価に製造できる。さらに、開口輪郭のうち強い近視野光を発生させる部分が一ヶ所になり、解像度向上が可能となる、という効果を奏する。
【００６９】
また、近視野光発生素子において、輪郭が三角形であり、その一辺が偏光方向と略直交することを特徴としている。
【００７０】
これにより、頂点が容易に形成される三角錐形状をもとに微小開口を作製することができ、高い歩留まりで安定した近視野光発生素子を作製することができる、という効果を奏する。
【００７１】
また、近視野光発生素子において、微小開口が、光を透過する錐状ティップ先端に形成され、微小開口の周辺部は遮光膜で覆われていることを特徴としている。
【００７２】
これにより、リソグラフィで作製可能な構造よりもより微細なサイズの微小開口を作製することができる、という効果を奏する。
【００７３】
また、近視野光発生素子において、輪郭の一辺が、入射光によってプラズモンを励起する材質から成ることを特徴としている。
【００７４】
これにより、発生する近視野光が微小開口の一辺に強く局在するため、高Ｓ／Ｎで、高密度記録に対応した近視野光発生素子となった、という効果を奏する。
【００７５】
また、材質が、金、銀、銅のいずれかを含むことを特徴としている。
【００７６】
これにより、容易な製造プロセスによって高性能な近視野光発生素子が製造できる、という効果を奏する。
【００７７】
また、輪郭のうちの、偏光方向と略直交している一ヶ所の長さが、開口の偏光と垂直方向の幅よりも短いことを特徴としている。
【００７８】
これにより、偏光方向のみならず、それと直交する方向にも高い分解能を持つ近視野光発生素子が実現できる、という効果を奏する。
【００７９】
また、光ヘッドと、光源と、記録媒体と、光ヘッドが記録媒体表面を走査する手段と、光源からの入射光を前記光ヘッドへ導く光入射手段と、光ヘッドが記録媒体表面と近視野光を介して相互作用した結果発生した散乱光を検出する光検出手段と、を含む近視野光記録装置において、
光入射手段が入射光の偏光を保持あるいは制御する手段を含み、光ヘッドが上に述べたいずれかに記載の近視野光発生素子であることを特徴とする近視野光記録装置としている。
【００８０】
これにより、開口輪郭のうち強い近視野光を発生させる部分が一ヶ所になり、解像度向上が可能となる。また、簡単な方法で安価に高性能な近視野光ヘッドが製造できる。また、データストレージ装置において高密度記録と高転送速度が両立する、という効果を奏する。
【００８１】
また、光プローブと、光源と、光源からの入射光を光プローブへ導く光入射手段と、光プローブが試料表面と近視野光を介して相互作用した結果発生した散乱光を検出する光検出手段と、を含む近視野光顕微鏡において、光入射手段が入射光の偏光を保持あるいは制御する手段を含み、光プローブが上述したいずれかに記載の近視野光発生素子であることを特徴とする近視野光顕微鏡としている。
【００８２】
これにより、微小開口の輪郭のうち、入射光の偏光方向と略直交する部分のみが大きな強度の近視野光を発生させ、高い解像度と高い光効率が両立できる。顕微鏡の高解像度と高Ｓ／Ｎ比が実現される。簡単な方法で安価に高性能な近視野光プローブが製造できる、という効果を奏する。
【００８３】
また、光検出手段が、偏光光学素子を含むことを特徴としている。
【００８４】
これにより、記録媒体あるいは試料表面の微細な光学的物性の分布を、偏光への乱れという形で検出することができ、より高密度な記録装置あるいは高分解能な顕微鏡が実現できる、という効果を奏する。
【００８５】
また、微小開口輪郭のうちの、入射光の偏光方向と略直交している一ヶ所が、光プローブにおいて、輪郭の他の部分よりもより先端側に位置していることを特徴としている。
【００８６】
これにより、発生する近視野光を試料表面に更に近接させることができ、高分解能な顕微鏡が実現できる、という効果を奏する。
【００８７】
また、微小開口輪郭のうちの、入射光の偏光方向と略直交している一ヶ所と、それに対向する部分とを結ぶ線が、光プローブにおいて、光プローブの先端方向と略直交することを特徴としている。
【００８８】
これにより、もともと局在化している近視野光のうち、さらに一部のみを利用することができ、更なる高分解能な顕微鏡が実現できる、という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態１の情報記録再生装置の構成を説明した図である。
【図２】本実施の形態１に係る情報記録再生装置の導波路と近視野光ヘッドについて説明した図である。
【図３】本実施の形態１に係る情報記録再生装置の光ヘッドのうち、底面の微小開口付近を示した図である。
【図４】本実施の形態１にかかる光ヘッドの断面と底面を示した図である。
【図５】本実施の形態１にかかる光ヘッドが、記録媒体表面のデータマークの上方を走査する状態を示した図である。
【図６】（ａ）は従来の円形微小開口２３１を、（ｂ）は本発明による三角形微小開口を、（ｃ）は両者の形状とサイズの比較を示す図である。
【図７】図６の微小開口の真下２０ｎｍにおける電場エネルギー分布を示す図である。
【図８】図７（ａ），（ｂ）のそれぞれにおいての線分Ａ−Ａ’上のプロファイルを重ねて表示した図である。
【図９】本実施の形態１に係る情報記録再生装置の光ヘッドの製造方法を示す図である。
【図１０】三角形以外の形状の微小開口を示す図である。
【図１１】本発明の実施の形態２に係る情報記録再生装置の構成図である。
【図１２】本発明の実施の形態３に係る情報記録再生装置に使われる近視野光ヘッドのうち、底面の微小開口付近を示した図である。
【図１３】図１２に示した微小開口の平面図である。
【図１４】近視野光ヘッドの製造方法を示す図である。
【図１５】本発明の実施の形態４に係る近視野光プローブの概略図である。
【図１６】本発明の実施の形態４に関わる近視野光プローブを搭載した走査型プローブ顕微鏡を示す構成図である。
【図１７】本発明の実施の形態４の近視野光プローブ１０００の製造方法を説明した図である。
【図１８】本発明の実施の形態４の近視野光プローブ１０００の製造方法を説明した図である。
【図１９】本発明の実施の形態５に係る近視野光プローブの微小開口の形状を示す図である。
【図２０】本発明の実施の形態６に係る近視野光発生素子をヘッドとして利用した近視野光記録装置の構成を説明した図である。
【図２１】本発明の実施の形態７に係る近視野光発生素子を、近視野光顕微鏡のプローブに利用したものを説明した図である。
【図２２】本発明の実施の形態８に係る近視野光発生素子を、近視野光顕微鏡のプローブに利用したものを説明した図である。
【図２３】本実施の形態の近視野光ヘッドの製造方法を示す図である。
【符号の説明】
１０１ レーザー
１０２ レンズ
１０３ 光導波路
１０４ 近視野光ヘッド
１０５ 記録媒体
１０６ 受光ヘッド
１０７ サスペンションアーム
１０８ フレクシャー
１０９ サスペンションアーム
１１０ 回路系
１１１ 開口基板
１１２ 記録媒体回転方向
２０１ コア
２０２ クラッド
２０３ ミラー面
２０４ エアベアリングサーフェス
２０５ マイクロレンズ
２０６ 微小開口
２１０ ミラー基板
２１１ 三角錐
２２１ データマーク
２２２ 偏光方向
２３１ 円形微小開口
２３２ 三角形微小開口
２４１ 円形微小開口の場合のエネルギープロファイル
２４２ 三角形微小開口の場合のエネルギープロファイル
２５１ 偏光に対して垂直な部分
２５２ 偏光に対して垂直な部分
３０１ 平行光
３０２ ミラー
３１１ ＳｉＯ2層
３１２ Ｓｉ基板
３１３ ＳｉＯ2層
３１４ 三角錐形状
３１７ Ａｌ膜
４１１ Ａｌ遮光膜
４１２ Ａｇ膜
４１３ Ａｌ膜
６０１ 光源
６０２ レンズ
６０３ 光ファイバ
６０４ レーザ発振器
６０５ ミラー
６０６ 光電変換部
６０７ サーボ機構
６０８ コンピュータ
６０９ 光検出部
６１０ 試料
６１１ プリズム
６１２ 微動機構
６１３ 粗動機構
６１４ レンズ
７０１ チップ
７０２ レバー
７０３ 基部
７０４ 遮光膜
７０５ 微小開口
８０１ 透明体
８０２ 基板
８０３ マスク材
８０４ チップ用マスク
８０５ レバー用マスク
９０１ 入射光偏光２２２に対して略直交する部分の長さ
９０２ 開口の縦幅
９０３ 近視野光分布
９１１ 偏光板
９２１ カンチレバー
９２２ ＳｉＯ2からなる三角錐
９２３ 試料表面
９２４ 入射光偏光９２８に略垂直な辺
９２５ 試料表面９２３からの高さ
９２６ 試料表面９２３からの高さ
９２７ 頂点
９２８ 偏光方向
９３１ 偏光方向９２８に略垂直な辺
９３２ 左端
９３３ 右端
９９９ 入射光
１０００ 近視野光プローブ
１００１ Ａｌ膜
２００００ 走査型プローブ顕微鏡
Ｓ３０１〜Ｓ３０４，Ｓ１００３，Ｓ１００４ 光ヘッドの製造方法ステップ
【発明の属する技術分野】
この発明は、近視野光を発生させる素子、及びこれを利用した高密度情報記録装置のためのヘッド、高解像顕微鏡のためのプローブに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近視野光発生素子は、高密度な情報記録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視野光顕微鏡における光プローブなどに用いられている。
【０００３】
高密度な光記録装置の開発は、近年の画像や動画などの情報量の爆発的増加に伴い積極的に進められている。ＣＤ（コンパクトディスク）に代表される光ディスクは光の回折限界によって記録密度に限界があることが知られている。この限界を超えるために、より波長の短い光を利用する方法や、近視野光を利用する方法が提案されている。近視野光を利用する光記録装置は、波長以下のサイズの光学的微小開口に光を入射し、開口からわずかに広がった近視野光と記録媒体表面とを相互作用させ、透過あるいは反射した散乱光を検出することで微小なデータマークを読み出す方法である。記録再生できる最小マークサイズは入射光の波長ではなく、開口サイズによって限定されるため、微小な開口を作製することで記録密度の向上が可能となる。
【０００４】
近視野光を用いた光記録装置においては、開口が記録媒体表面に近接する必要がある。また、高いデータ転送速度を実現するためには開口が高速に記録媒体表面上を走査する必要がある。これらの条件を満たすために、代表的には従来の磁気記録で用いられるフライングヘッド方式が提案されている（Ｉｓｓｉｋｉ，Ｆ．ｅｔ ａｌ，Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ，７６（７），８０４（２０００））。ヘッドの構造は平面基板に半導体プロセスによって浮上スライダと微小開口を形成したものである。例えばＳｉ 基板上にＳｉＯ2層を積層し、リソグラフィによってティップ用レジストパターンを形成し、ＳｉＯ2層をエッチングすることによって、ＳｉＯ2から成る錐状ティップを作製する。これにＡｌを２００ｎｍ程度真空蒸着した後にＦＩＢ（Ｆｏｃｕｓｅｄ ＩｏｎＢｅａｍ）法によってティップ先端を切断することによって、先端に光学的開口を持つティップを作製する。開口の輪郭形状は上述のティップ用レジストパターンの形状によって決まるが、最終的に微小な開口を形成するためには円、三角形が望ましく、四角形は先端がブレード状になる可能性があるためあまり望まれない。開口形状が円のものが、その後のヘッドとしての扱いにおいて方向を制御する必要がないことなどから普通は円状開口が作製される。
【０００５】
近視野光顕微鏡で用いられる光プローブは、光ファイバを加熱・延引・切断し、Ａｌ遮光膜を蒸着した後に先端を切断して光学的開口を形成することで作製する。
【０００６】
これらの光ヘッドあるいはプローブに向けてレーザ光源からの入射光を入射し、近視野光を発生させる。入射光はレーザから光ファイバで導光したり、空中伝播によって微小開口に照射する。レーザからの光は直線偏光であるが、ファイバで導光する途中で偏光が乱され、また空中伝播方式においても開口形状、走査方向と偏光方向を制御して動作させることはない。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上述のような近視野光プローブあるいはヘッドの課題は、入射光強度に対して開口から発生する近視野光強度（ここではプローブの光効率と呼ぶ）が小さいという点であった。入射光は開口に到達するまでにプローブ内壁によって反射されたり、吸収されて熱エネルギーとなって失われる。開口まで到達した光も開口が波長以下のサイズであるために、ごくわずかのエネルギーしか透過することができない。発生する近視野光強度が小さいと、十分なコントラストが得られず、顕微鏡の場合には出力画像の精度、データストレージ装置の場合にはデータ転送速度が不十分になる。
【０００８】
光効率の向上のために、例えば（Ｖｅｅｒｍａｎ，Ｊ．Ａ．ｅｔ ａｌ，Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ，７２（２４），３１１５（１９９８））では、プローブ先端をＦＩＢで切断するときにビームをプローブの真横から当てることで先端を平らにするなどの工夫がなされてきた。また、（Ｏｈｔｓｕ，Ｍ．，Ｊ．Ｌｉｇｈｔｗａｖｅ Ｔｅｃｈ．，１３（７），１２００（１９９５））では逆に、開口面内に微小な突起を形成することによって解像度を向上させる試みもある。
【０００９】
しかし、顕微鏡の解像度、あるいはストレージ装置の記録密度向上のために開口サイズを微細にすれば、光効率が劣化することが知られており、光効率の向上方法の模索が続いている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上述の課題を解決するために、本発明においては、入射光の波長以下の大きさを持つ光学的微小開口を有し、微小開口に、入射光を照射することによって、近視野光を発生させる近視野光発生素子において、微小開口の輪郭のうち一ヶ所が、入射光の偏光方向と略直交していることを特徴とする近視野光発生素子とする。
【００１１】
これにより、微小開口の輪郭のうち、入射光の偏光方向と略直交する部分のみが大きな強度の近視野光を発生させ、高い解像度と高い光効率が両立できる。
【００１２】
また、近視野光発生素子において、輪郭が多角形であり、その一辺が偏光方向と略直交することを特徴とする。
【００１３】
これにより、単純な形状のマスクを作製するだけで高性能な近視野光ヘッドが安価に製造できる。さらに、開口輪郭のうち強い近視野光を発生させる部分が一ヶ所になり、解像度向上が可能となる。
【００１４】
また、近視野光発生素子において、輪郭が三角形であり、その一辺が偏光方向と略直交することを特徴とする。
【００１５】
これにより、頂点が容易に形成される三角錐形状をもとに微小開口を作製することができ、高い歩留まりで安定した近視野光発生素子を作製することができる。
【００１６】
また、近視野光発生素子において、微小開口が、光を透過する錐状ティップ先端に形成され、微小開口の周辺部は遮光膜で覆われていることを特徴とする。
【００１７】
これにより、リソグラフィで作製可能な構造よりもより微細なサイズの微小開口を作製することができる。
【００１８】
また、近視野光発生素子において、輪郭の一辺が、入射光によってプラズモンを励起する材質から成ることを特徴とする。
【００１９】
これにより、発生する近視野光が微小開口の一辺に強く局在するため、高Ｓ／Ｎで、高密度記録に対応した近視野光発生素子となる。
【００２０】
また、材質が、金、銀、銅のいずれかを含むことを特徴とする。
【００２１】
これにより、容易な製造プロセスによって高性能な近視野光発生素子が製造できる。
【００２２】
また、光ヘッドと、光源と、記録媒体と、光ヘッドが記録媒体表面を走査する手段と、
光源からの入射光を光ヘッドへ導く光入射手段と、光ヘッドが記録媒体表面と近視野光を介して相互作用した結果発生した散乱光を検出する光検出手段と、を含む近視野光記録装置において、光入射手段が前記入射光の偏光を保持あるいは制御する手段を含み、光ヘッドが上に述べたいずれかに記載の近視野光発生素子であることを特徴とする近視野光記録装置とする。
【００２３】
これにより、開口輪郭のうち強い近視野光を発生させる部分が一ヶ所になり、解像度向上が可能となる。また、簡単な方法で安価に高性能な近視野光ヘッドが製造できる。また、データストレージ装置において高密度記録と高転送速度が両立する。
【００２４】
また、光プローブと、光源と、光源からの入射光を光プローブへ導く光入射手段と、光プローブが試料表面と近視野光を介して相互作用した結果発生した散乱光を検出する光検出手段と、を含む近視野光顕微鏡において、光入射手段が入射光の偏光を保持あるいは制御する手段を含み、光プローブが上述したいずれかに記載の近視野光発生素子であることを特徴とする近視野光顕微鏡とする。
【００２５】
これにより、微小開口の輪郭のうち、入射光の偏光方向と略直交する部分のみが大きな強度の近視野光を発生させ、高い解像度と高い光効率が両立できる。顕微鏡の高解像度と高Ｓ／Ｎ比が実現される。簡単な方法で安価に高性能な近視野光プローブが製造できる。
【００２６】
また、近視野光記録装置あるいは近視野光顕微鏡において、光検出手段が、偏光光学素子を含むことを特徴とする。
【００２７】
これにより、記録媒体あるいは試料と近視野光との相互作用によって発生した検出光のうち、特定の偏光成分のみを選択的に検出することにより、記録媒体あるいは試料の微細な光学的状態の相違を検出し、高密度記録あるいは高分解能観察が可能となる。
【００２８】
また、近視野光顕微鏡において、微小開口輪郭のうちの、入射光の偏光方向と略直交している一ヶ所が、光プローブにおいて、輪郭の他の部分よりもより先端側に位置していることを特徴とする。
【００２９】
これにより、微小開口輪郭のうち、近視野光が強く局在した部分を試料表面に近接することができ、高分解能な顕微鏡が実現できる。
【００３０】
また、近視野光顕微鏡において、微小開口輪郭のうちの、入射光の偏光方向と略直交している一ヶ所と、それに対向する部分とを結ぶ線が、光プローブにおいて、光プローブの先端方向と略直交することを特徴とする。
【００３１】
これにより、微小開口輪郭のうち、強く近視野光が局在している部分のさらに端の部分のみを試料に近接させることができ、高分解能な顕微鏡が実現できる。
【００３２】
【発明の実施の形態】
（実施の形態１）
図１は、本実施の形態１の情報記録再生装置の構成を説明した図である。近視野光を発生する微小開口（図示略）を有する近視野光ヘッド１０４を、記録媒体１０５の表面に数十ｎｍまで近接した状態で記録媒体１０５を図中矢印１１２で示した方向に高速に回転させる。近視野光ヘッド１０４が記録媒体１０５と常に一定の相対配置で浮上するために、フレクシャー１０８をサスペンションアーム１０７の先端部に形成している。サスペンションアーム１０７はボイスコイルモータ（図示略）によって記録媒体１０５の半径方向に移動可能である。
【００３３】
近視野光ヘッド１０４は、記録媒体１０５に微小開口が対面するように配置されている。レーザー１０１からの光束を近視野光ヘッド１０４に導く為に、レンズ１０２とサスペンションアーム１０７に固定されたコアとクラッドからなる光導波路１０３を用いている。光導波路１０３は、レーザからの光束の持つ偏光方向を保存するように、コア断面形状を長方形にした偏光保存型の導波路を用いた。必要に応じて、レーザー１０１は回路系１１０により強度変調などをかけることもできる。また、記録媒体１０５に記録された情報を読みだす為の受光ヘッド１０６がサスペンションアーム１０９に取り付けられ、サスペンションアーム１０９はサスペンションアーム１０７と同じボイスコイルモータ（図示略）に取付けされている。
【００３４】
図２は本実施の形態１に係る情報記録再生装置の導波路と近視野光ヘッドについて説明した図である。開口基板１１１にはヘッド用レンズ機能を実現するために、例えば透明なガラス基板上にマイクロレンズ２０５を形成し、さらにその記録媒体面側に常に一定の相対配置で浮上するためにエアーベアリングサーフェス２０４が形成されている。そして、開口基板１１１は、マイクロレンズ２０５と、エアーベアリングサーフェス２０４と、微小開口２０６以外は遮光膜（図示略）で覆われている。開口基板１１１の底面の遮光膜には微小開口２０６が形成されている。マイクロレンズ２０５は、光導波路１０３からの光束を微小開口２０６に集光している。この開口基板１１１の上部には、２００ｎｍ厚のＡｌ（図示略）が蒸着されたミラー面２０３を持つミラー基板２１０と、コア２０１とクラッド２０２からなる光導波路１０３が固定されている。ここで開口基板１１１として、使用するレーザーの波長での光を透過するガラス基板を用いたが、シリコン基板等を用い、マイクロレンズ２０５と光束が透過する部分だけ使用する波長での光を透過する材料で作成してもよい。また、マイクロレンズ２０５は、通常の球面あるいは非球面レンズ、屈折率分布形レンズ、フレネルレンズなどを用いる事ができる。特にフレネルレンズを用いると平面形のレンズが作成可能であり、径の大きなレンズを作成しても近視野光ヘッドの厚さを薄くすることが可能である。フレネルレンズは、フォトリソグラフィ技術を用いて大量生産可能である。
【００３５】
本発明は、図２で示したヘッド構造のうち、微小開口２０６付近の構造と、入射光偏光に特徴がある。図３は本実施の形態１に係る情報記録再生装置の光ヘッドのうち、底面の微小開口付近を示した図である。開口基板１１１の上（底面）にＳｉＯ2から成る高さ約１０ミクロンの三角錐２１１が形成されている。三角錐２１１の表面には図示は略すが、Ａｌから成る遮光膜が約２００ｎｍ製膜されている。三角錐２１１の頂点は底面と平行な面で切断されて遮光膜が除去されており、光学的微小開口２０６が形成されている。三角錐２１１は正四面体であることにより、微小開口２０６は正三角形の輪郭を持つ。このヘッドを、記録媒体表面に対してｘで示した方向に走査し、微小開口２０６から発生した近視野光と媒体表面の相互作用を起こさせる。
【００３６】
図４は本実施の形態１にかかる光ヘッドの断面と底面を示した図である。開口基板１１１は上面にマイクロレンズ２０５を持ち、底面に微小開口２０６付きの三角錐２１１を持つ。
【００３７】
図５は本実施の形態１にかかる光ヘッドが、記録媒体表面のデータマークの上方を走査する状態を示した図である。長さ７２ｎｍ,幅５６ｎｍのデータマーク２２１はＧｅ2Ｓｂ2Ｔｅ5から成る相変化記録材料表面に形成されたアモルファス領域である。これは（１，７）変調信号による最短マーク長であり、記録密度としては１００Ｇｂ／ｉｎ2に相当する。微小開口２０６はこの記録媒体表面から２０ｎｍの高さで浮上し、記録媒体が２．２５ｍ／ｓｅｃで回転することによって発生する空気浮上力と、図１に示したサスペンションアーム１０７にかけられた荷重のバランスによって、一定の姿勢を保っている。微小開口２０６に入射する光は直線偏光２２２を持つ。このとき偏光２２２は微小開口２０６の右辺に垂直である。
【００３８】
このようにして構成された情報記録装置を用いることで、従来の円状あるいは四角形の微小開口を持つものや、偏光を制御しないで入射したものに比較して、信号強度が約１０倍、対応する記録密度が約１．５倍に向上した。このメカニズムを計算機シミュレーションによって図６で説明する。
【００３９】
図６（ａ）は従来の円形微小開口２３１を示す。図６（ｂ）は本発明による三角形微小開口２３２を示す。図６（ｃ）は両者の形状とサイズを比較した図である。円形微小開口２３１は三角形微小開口２３２に内接する。
【００４０】
図７は計算機シミュレーションによって微小開口の真下２０ｎｍにおける電場エネルギー分布を求めた結果である。開口との相対位置を示すために、図６（ａ）、（ｂ）に示した開口形状と重ねて表示した。図７（ａ）は円形微小開口の場合であり、（ｂ）は三角形微小開口の場合である。入射光は図中に示したＸ方向の直線偏光を持つ。（ａ）の場合はエネルギーは開口全体に広がって分布しているが、（ｂ）の場合は三角形の右辺に局在している。これは偏光方向に垂直なエッジに光が局在するためである。
【００４１】
図８は図７（ａ），（ｂ）のそれぞれにおいての線分Ａ−Ａ’上のプロファイルを重ねて表示したものである。図７（ａ）でのプロファイル２４１に比べて（ｂ）でのプロファイル２４２は強度が約１０倍、半値全幅が０．８倍になっている。強度が大きくなっている理由は、図６に示すように三角形開口の開口面積が円形開口より大きいことが考えられる。また、プロファイルの幅が狭くなっている理由は、図７に示すように三角形開口の光が局在していることが考えられる。
【００４２】
実際に入射光偏光を良好に制御し、開口形状を三角形にし、且つ入射光偏光を三角形開口の一辺に垂直になるように配置することによって、出力信号強度と記録密度の両方を同時に向上させることができる。
【００４３】
図９に本実施の形態１に係る情報記録再生装置の光ヘッドの製造方法のうち、図３に示す三角錐の製造方法を示す。ステップＳ３０１において、４００ミクロン厚のＳｉ基板３１２の上面にプラズマＣＶＤ法によって１５ミクロン厚のＳｉＯ2層３１１を作製する。ステップＳ３０２において、フォトリソグラフィによりパターニングした三角形形状マスクを用いて、等方性エッチングによって三角錐形状３１４を形成する。次にステップＳ３０３において、Ａｌ膜３１７を２００ｎｍ厚で真空蒸着する。最後にステップＳ３０４において、ＦＩＢ（Ｆｏｃｕｓｅｄ Ｉｏｎ Ｂｅａｍ）法によって先端を切断して光学的微小開口２０６を作製する。ステップＳ３０４はＦＩＢでなくとも、機械的に圧力を加えることによってＡｌ膜３１７を先端部のみ除去することで、微小開口２０６を作製することができる。
【００４４】
この方法によれば、本実施の形態１で説明したような微小開口２０６を大量生産することができる。図２に示したヘッド構造のうち、微小開口２０６以外の部分は既存の半導体プロセスおよび組み立て技術によって作製可能であるので、それらを組み合わせると、本発明に係る近視野光ヘッドあるいはプローブがバッチプロセスによって安価に大量生産が可能である。
【００４５】
以上説明したように、実施の形態１に係る情報記録再生装置によると、近視野光を発生する微小開口の輪郭が略正三角形になっていて、その一辺が入射光偏光に略垂直であるために、発生する近視野光がその辺付近に局在する。これにより、従来の円形開口あるいは四角形開口、あるいは三角形開口であっても入射光偏光を良好に制御しない装置に比較して、出力信号強度が大きく、且つ、対応する記録密度の大きい近視野光ヘッドが実現できる。さらに、製造方法においても、従来の円形開口の場合には円錐、四角形開口の場合には四角錐を、高い形状精度を持って作製する必要があったが、本実施の形態における三角形開口の場合は頂点が必ず１点でのみ立つ三角錐を作製すれば良く、より高い歩留まりで作製することができる。
【００４６】
本実施の形態においては開口は三角形としているが、この形状はマスクパターニングによって作製するため、任意のものが作製可能である。ただし、入射光偏光の方向に垂直になる辺が１ヶ所だけにあるような輪郭を持たなければならない。例えば、図１０（ａ）（ｂ）は三角形以外の形状の微小開口である。（ａ）は三角形の一辺が曲線になっている形状である。入射光偏光の方向２２２に対して垂直な部分２５１が、開口輪郭の１ヶ所にだけあるために、三角形開口の場合と同様な効果が得られる。また、（ｂ）は、すべての辺が曲線になっている形状である。入射光偏光の方向２２２に対して垂直な部分２５２が、やはり開口輪郭の１ヶ所にだけある。これらの形状を持つ開口に、図で示した偏光を持つ入射光を照射すると、上述したように、入射光偏光と略垂直な部分のみに近視野光が局在する。この現象を利用すると、高い信号強度で高解像度のヘッドが得られる。
（実施の形態２）
図１１は本発明の実施の形態２に係る情報記録再生装置の構成図である。主な構成は実施の形態１で説明した図１と類似であり、同一部品には同一符号を付けた。相違点は、本実施の形態においては近視野光ヘッド１０４への光の導入方法として、レーザー１０１からの光をレンズ１０２を用いて平行光３０１にして空中伝播させ、ミラー３０２で垂直に折り曲げることで導入する方法を採っている点である。その他の点については実施の形態１と同様であるので説明を略す。本実施の形態においてはレーザー１０１からの光を空中伝播させるため、光の偏光方向が保存された状態で近視野光ヘッド１０４に導入できる。本発明の重要な点は、近視野光を発生させる微小開口の輪郭のうち、一部が入射光の偏光に垂直であるように配置することによって、近視野光を局在させる点であるが、本実施の形態は、このうち入射光の偏光を良好に制御することができるという利点を持つ。これによって、高Ｓ／Ｎで高密度な情報の記録再生が可能となる。
（実施の形態３）
図１２は本発明の実施の形態３に係る情報記録再生装置に使われる近視野光ヘッドのうち、底面の微小開口付近を示した図である。図１２は図３とほぼ同様であるが、図１２では三角錐の表面に積層されたＡｌ遮光膜４１１を図示する。三角錐の３面のうちの一面はＡｌではなくＡｇ膜４１２になっている。このＡｌ遮光膜４１１とＡｇ膜４１２の表面に更に、図示しないがＳｉＯ2あるいはＡｌ層を１００ｎｍ程度積層されている。三角錐の先端は水平に切断されて光学的微小開口２０６が形成されている。
【００４７】
図１３は図１２に示した微小開口の平面図である。微小開口２０６は略三角形の輪郭を持ち、そのうち右辺がヘッドの走査方向ｘに略垂直である。この辺に接する部分がＡｇ膜４１２になっており、他の２辺はＡｌ膜４１１から成る。このような構造を持つ近視野光ヘッドに入射光として、図中ｘ方向に偏光方向を持つ光を入射させると、Ａｇの表面プラズモンが励起されることにより、近視野光がＡｇ膜表面に強く局在して発生する。これにより、実施の形態１あるいは２で実施した構造が持つ光の局在効果に加えて、更なる局在化とエネルギーの増強が実現できる。
【００４８】
図１４は本実施の形態の近視野光ヘッドの製造方法を示す。ステップＳ４０１において、４００ミクロン厚のＳｉ基板３１２の上面にプラズマＣＶＤ法によって１５ミクロン厚のＳｉＯ2層３１１を作製する。ステップＳ４０２において、フォトリソグラフィによりパターニングした三角形形状マスクを用いて、等方性エッチングによって三角錐形状３１４を形成する。次にステップＳ４０３においては三角錐形状３１４のひとつの面にＡｇ膜４１２を製膜し、他の２ 面にはＡｌ膜４１１を製膜する。これは基板を蒸着源に対して傾けた状態で配置することによって容易に可能である。更にステップＳ４０４において全体にＡｌ 膜４１３を製膜してから、ステップＳ４０５において先端を切断して光学的開口２０６を作製する。実施の形態１でも説明したように、光学的開口２０６の形成は、ＦＩＢによる先端の切断によっても可能であるし、先端に機械的な圧力を加えることによっても可能である。
（実施の形態４）
図１５は、本発明の実施の形態４に係る近視野光プローブ１０００の概略図である。近視野光プローブ１０００は、チップ７０１、レバー７０２、基部７０３、遮光膜７０４、および微小開口７０５からなる。錐状のチップ７０１および薄板の片持ち梁であるレバー７０２は、一体に形成されており、チップ７０１は、基部７０３から真っ直ぐに突き出たレバー７０２上に基部７０３とは反対側の面に形成される。遮光膜７０４は、レバー７０２の基部７０３とは反対の面とチップ７０１の表面に形成される。レバー７０２の基部７０３とは反対の面すべてに遮光膜７０４を形成する必要は無いが、その方が好ましい。
【００４９】
微小開口７０５は、チップ７０１の遮光膜７０４が無い部分である。チップ７０１の頂点は、遮光膜７０４の端面よりも突出している。また、チップ７０１の先端は、遮光膜７０４の端面と同一平面内に位置していても良い。近視野光プローブ１０００に外部から入射光９９９を導入することによって、近視野光プローブ１０００は、微小開口７０５から近視野光を照射することができる。また、微小開口７０５によって、試料の光情報を検出することも可能である。さらに、微小開口７０５からの近視野光照射と微小開口での試料の光情報の検出を同時に行うことも可能である。
【００５０】
チップ７０１およびレバー７０２は、走査型近視野顕微鏡で用いられる入射光９９９の波長に対して透明な材料で形成される。入射光９９９の波長が可視領域の場合、二酸化珪素やダイヤモンドなどの誘電体や、ポリイミドをはじめとするポリマーがある。また、入射光９９９の波長が紫外領域では、チップ７０１およびレバー７０２の材料として、二フッ化マグネシウムや二酸化珪素などの誘電体がある。また、入射光９９９の波長が赤外領域の場合、チップ７０１およびレバー７０２の材料として、ジンクセレンやシリコンなどがある。基部７０３の材料は、シリコンや二酸化珪素などの誘電体や、アルミニウムやチタンなどの金属である。遮光膜７０４の材料は、アルミニウムや金などの入射光９９９、または／および、微小開口７０５によって検出した光の波長に対する遮光率の高い材料で形成される。チップ７０１の高さは、数ミクロン〜１０数ミクロンである。レバー７０２の長さは、数１０ミクロンから数１０００ミクロンである。また、レバー７０２の厚みは、数ミクロン程度である。遮光膜７０４の厚さは、遮光率によって異なるが、数１０ｎｍから数１００ｎｍである。図１５中下面からみた微小開口７０５の大きさおよび形状は、直径が入射光９９９、または／および、微小開口７０５によって検出した光の波長以下の円に内接する三角形である。
【００５１】
このとき、入射光９９９はレーザ光源からの直線偏光であり、その偏光方向と、微小開口７０５の輪郭三角形の一辺が略直交している。
【００５２】
図１６は、本発明の実施の形態４に関わる近視野光プローブ１０００を搭載した走査型プローブ顕微鏡２００００を示す構成図である。この走査型プローブ顕微鏡２００００は、図１５に示した近視野光プローブ１０００と、光情報測定用の光源６０１と、光源６０１の前面に配置したレンズ６０２と、レンズ６０２で集光した光を近視野光プローブ１０００まで伝搬する光ファイバ６０３と、試料６１０の下方に配置されチップの先端で発生した伝搬光を反射するプリズム６１１と、プリズム６１１で反射した伝搬光を集光するレンズ６１４と、集光した伝搬光を受光する光検出部６０９と、を備えている。光ファイバ６０３は入射光の偏光方向を保存する偏光保存型のファイバである。
【００５３】
また、近視野光プローブ１０００の上方には、レーザ光を出力するレーザ発振器６０４と、図１５に示した近視野光プローブ１０００のレバー７０２と遮光膜７０４の界面で反射したレーザ光を反射するミラー６０５と、反射したレーザ光を受光して光電変換する上下２分割した光電変換部６０６と、を備えている。さらに、試料６１０およびプリズム６１１をＸＹＺ方向に移動制御する粗動機構６１３および微動機構６１２と、これら粗動機構６１３および微動機構６１２を駆動するサーボ機構６０７と、装置全体の制御をするコンピュータ６０８とを備えている。
【００５４】
つぎに、この走査型プローブ顕微鏡２００００の動作について説明する。レーザ発振器６０４から放出したレーザ光は、図１５に示した近視野光プローブ１０００のレバー７０２と遮光膜７０４の界面で反射する。近視野光プローブ１０００のレバー７０２は微小開口７０５と試料６１０の表面が接近すると、試料６１０との間の引力または斥力によってたわむ。このため、反射したレーザ光の光路が変化するため、これを光電変換部６０６で検出する。
【００５５】
光電変換部６０６により検出した信号は、サーボ機構６０７に送られる。サーボ機構６０７は、光電変換部６０６で検出した信号に基づいて、試料６１０に対する近視野光プローブ１０００のアプローチや、表面の観察の際に、近視野光プローブ１０００のたわみが一定となるように、粗動機構６１３および微動機構６１２を制御する。コンピュータ６０８は、サーボ機構６０７の制御信号から表面形状の情報を受け取る。また、光源６０１から放出された光は、レンズ６０２により集光され、光ファイバ６０３に至る。光ファイバ６０３内を伝搬した光は、偏光が保存されたまま近視野光プローブ１０００のチップ７０１にレバー７０２を通して導入され、微小開口７０５から試料６１０に照射される。一方、プリズム６１１により反射した試料６１０の光学的情報は、レンズ６１４により集光され、光検出部６０９に導入される。光検出部６０９の信号は、コンピュータ６０８のアナログ入力インタフェースを介して取得され、コンピュータ６０８により光学的情報として検出される。なお、チップ７０１への光入射方法は、光ファイバ６０３を用いずに、光源６０１から放出された光をレンズによって直接チップ７０１上へ集光して入射光を導入する方法でも良い。また、図１６では、近視野光プローブ１０００に光を入射し、微小開口７０５から試料に近視野光を照射するイルミネーションモードについて説明したが、試料６１０の表面に発生した近視野光を微小開口７０５によって検出するコレクションモードにおいても、近視野光プローブ１０００を用いることができる。また、イルミネーションモードとコレクションモードを同時に行う観察方法においても、近視野光プローブ１０００を用いることができる。
【００５６】
さらに、図１６では、試料６１０を透過した光を検出する透過モードについて説明したが、試料６１０で反射した光を検出する反射モードにおいても近視野光プローブ１０００を用いることができる。また、近視野光プローブ１０００をバイモルフなどで加振することによって、レバー７０２を振動させ、チップ７０１と試料６１０との間に働く斥力や引力によって生じる、レバー７０２の振幅の変化や、レバー７０２の振動の周波数変化を一定に保つようにチップ７０１と試料６１０との距離を制御するダイナミックフォースモードでも近視野光プローブ１０００を用いる事ができる。
【００５７】
このような構成の走査型プローブ顕微鏡を用いて試料表面の観察を行うと、実施の形態１で説明したものと同様の現象が起きる。すなわち、入射光の偏光方向と微小開口の一辺が略直交するために、その一辺近傍に近視野光が強く局在する。これにより、試料表面の微細な領域と強い相互作用が起き、高解像度で高Ｓ／Ｎでの観察が可能となった。微小開口は実施の形態１で説明したような略三角形、あるいは図１０（ａ），（ｂ）に示したような形状でも同様の効果が得られる。主要な点は、微小開口の輪郭のうち、入射光の偏光方向と略直交する部分が一部分に局在しているという点である。
【００５８】
図１７から図１８は、本発明の実施の形態４の近視野光プローブ１０００の製造方法を説明した図である。図１７（ａ）は、基板８０２上にチップ７０１およびレバー７０２となる透明体８０１を堆積した状態を示している。なお、以下では、図の上部をおもて面、下部を裏面と呼ぶ。裏面にマスク材８０３を有する基板８０２上に、プラズマＣＶＤやスパッタなどによって、透明体８０１を堆積する。透明体８０１の堆積量は、チップ７０１の高さとレバー７０２の厚みの和程度、あるいは若干厚めである。
【００５９】
透明体８０１を堆積した後、図１７（ｂ）に示すように、透明体８０１上に、チップ用マスク８０４をフォトリソグラフィーをはじめとする方法で形成する。チップ用マスク８０４は、フォトレジストやポリイミドなどの誘電体である。チップ用マスク８０４を形成した後、ウエットエッチングやドライエッチングなどの等方性エッチングによって、図１７（ｃ）に示すようにチップ７０１を形成する。
【００６０】
チップ７０１を形成した後、図１８（ａ）に示すように、透明体８０１上にレバー用マスク８０５を形成する。レバー用マスク８０５を形成した後、図１８（ｂ）に示すように、リアクティブイオンエッチング（ＲＩＥ）をはじめとする異方性ドライエッチングによって、レバー７０２を形成する。
【００６１】
レバー７０２を形成した後、フォトリソグラフィーによって、マスク材８０３をパターニングする。その後、水酸化テトラメチルアンモニウム（ＴＭＡＨ）や水酸化カリウム（ＫＯＨ）による結晶異方性エッチングや、異方性ドライエッチングなどによって、図１８（ｃ）に示すように、レバー７０２のリリースと基部７０３の形成を行う。最後に、遮光膜７０４をおもて面に堆積し、遮光膜７０４の不要な部分を集束イオンビームや観察時にチップ７０１を試料に押しつけることによって取り除き、図１８（ｄ）に示すように、微小開口７０５を形成し、近視野光プローブ１０００を得ることができる。
（実施の形態５）
図１９は本発明の実施の形態５に係る近視野光発生素子の微小開口の形状を示す。入射光偏光２２２はｘ方向に平行である。微小開口の輪郭のうち、入射光偏光２２２に対して略直交する部分の長さ９０１は、開口の縦幅９０２よりも短い。近視野光分布９０３は前述のように、入射光偏光２２２に対して略直交する部分に局在する。この実施の形態では微小開口の縦幅９０２よりも近視野光分布９０３が縦方向に狭く局在している。このような形状の微小開口と入射光偏光の組み合わせによって、図中左右方向のみならず、縦方向にも近視野光を局在させることができる。
【００６２】
この近視野光発生素子を光記録装置のヘッドとして利用すると、線方向の密度のみならずトラック方向の記録密度も向上させることができる。また、この近視野光発生素子を近視野光顕微鏡のプローブとして利用すると、試料表面内のどの方向においても高い分解能を持つ近視野光顕微鏡を実現できる。
（実施の形態６）
図２０は本発明の実施の形態６に係る近視野光発生素子をヘッドとして利用した近視野光記録装置の構成を説明した図である。実施の形態１で説明した図１と類似の構成であり、同一部分には同一符号を付け、説明を省略する。図１との相違は、散乱光を検出する部分に偏光板９１１が挿入されている点である。近視野光ヘッド１０４と記録媒体１０５との近視野光を介した相互作用によって発生した散乱光から、偏光板９１１により特定の偏光成分のみを取り出して受光ヘッド１０６において受光される。本発明においては近視野光ヘッド１０４に対して偏光方向を制御して光を入射させるが、記録媒体１０５との相互作用によって偏光が乱される。この乱れは記録媒体１０５表面の微細な光学的物性の相違であるデータマークに依存するため、これを選択的に検出することによって高コントラストな信号再生が可能となる。これにより、より高密度な記録再生が可能となる。
【００６３】
このように偏光板を検出側に設けることは、図示は略すが近視野光発生素子を近視野光顕微鏡のプローブとして利用した場合にも同様の効果を奏する。そして、顕微鏡の場合には高分解能化が可能となる。
（実施の形態７）
図２１は本発明の実施の形態７に係る近視野光発生素子を、近視野光顕微鏡のプローブに利用したものを説明した図である。図２１（ａ）は側面図、（ｂ）は開口の平面図である。図２１（ａ）では、カンチレバー９２１がその先端付近にＳｉＯ2からなる三角錐９２２を持ち、その先端がカンチレバー９２１に対して平行に切断されることによって光学的微小開口が形成されている。（ｂ）において、入射光は図中左右方向の直線偏光であり、その偏光方向９２８に略垂直な辺９２４は、試料表面９２３からの高さ９２５が、頂点９２７の試料表面９２３からの高さ９２６よりも低くなっている。前述のように本発明においては、近視野光は入射光偏光９２８に略垂直な辺９２４に局在するが、本実施の形態においてはこの部分が試料に近接する構成になっている。これによって分解能が向上し、信号強度、Ｓ／Ｎ比も向上する。
（実施の形態８）
図２２は本発明の実施の形態８に係る近視野光発生素子を、近視野光顕微鏡のプローブに利用したものを説明した図である。本実施の形態の構成は、実施の形態７とほぼ同じであるが、相違は光学的微小開口がカンチレバー９２１に対して９０度回転した配置になっている点と、入射光の偏光方向９２８が図中縦方向になっている点である。偏光方向９２８に略垂直な辺９３１は、試料表面９２３に対して傾斜する。この辺９３１の左端９３２の試料表面９２３からの高さ９２５は、右端９３３の高さ９２６よりも低い。前述のように近視野光は、入射光偏光９２８に垂直な辺９３１付近に局在するが、この近視野光分布のうち、左端９３２が右端９３３よりも試料表面９２３に対して、より近接している。近視野光は試料表面９２３に向けて空間的に指数関数的に減衰するため、右端９３３付近の近視野光が試料表面９２３と強く相互作用することは無い。左端９３２付近の近視野光のみが試料表面９２３と相互作用する。従来、光学的開口のサイズによって分解能が決定していたが、本発明により、開口のうちの一辺の長さによって分解能が決定し、さらに本実施の形態においてはその一辺のうちの一端によって分解能が決定する。このため、さらなる高分解能化が可能となる。
【００６４】
実施の形態７，８は同様の構造が、近視野光記録装置のヘッドにも利用可能である。 図２３は本実施の形態の近視野光ヘッドの製造方法を示す。実施の形態３において図１４で説明した製造方法と類似であり、同一部は同一符号を付けた。ステップＳ４０１において、４００ミクロン厚のＳｉ基板３１２の上面にプラズマＣＶＤ法によって１５ミクロン厚のＳｉＯ2層３１１を作製する。ステップＳ４０２において、フォトリソグラフィによりパターニングした三角形形状マスクを用いて、等方性エッチングによって三角錐形状３１４を形成する。次にステップＳ１００３においては三角錐形状３１４にＡｌ膜１００１を製膜する。ステップＳ１００４において、ＦＩＢによって三角錐の先端を切断し、開口２０６を形成する。このとき、基板に対して平行ではなく斜めに切断することにより、実施の形態７，８で説明した形状の開口を作製する。
【００６５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明による近視野光発生素子は、入射光の波長以下の大きさを持つ光学的微小開口に、入射光を照射することによって、近視野光を発生させる近視野光発生素子において、微小開口の輪郭のうち一ヶ所が、入射光の偏光方向と略直交していることを特徴としている。
【００６６】
これにより、微小開口の輪郭のうち、入射光の偏光方向と略直交する部分のみが大きな強度の近視野光を発生させ、高い解像度と高い光効率が両立できる、という効果を奏する。
【００６７】
また、近視野光発生素子において、輪郭が多角形であり、その一辺が偏光方向と略直交することを特徴としている。
【００６８】
これにより、単純な形状のマスクを作製するだけで高性能な近視野光ヘッドが安価に製造できる。さらに、開口輪郭のうち強い近視野光を発生させる部分が一ヶ所になり、解像度向上が可能となる、という効果を奏する。
【００６９】
また、近視野光発生素子において、輪郭が三角形であり、その一辺が偏光方向と略直交することを特徴としている。
【００７０】
これにより、頂点が容易に形成される三角錐形状をもとに微小開口を作製することができ、高い歩留まりで安定した近視野光発生素子を作製することができる、という効果を奏する。
【００７１】
また、近視野光発生素子において、微小開口が、光を透過する錐状ティップ先端に形成され、微小開口の周辺部は遮光膜で覆われていることを特徴としている。
【００７２】
これにより、リソグラフィで作製可能な構造よりもより微細なサイズの微小開口を作製することができる、という効果を奏する。
【００７３】
また、近視野光発生素子において、輪郭の一辺が、入射光によってプラズモンを励起する材質から成ることを特徴としている。
【００７４】
これにより、発生する近視野光が微小開口の一辺に強く局在するため、高Ｓ／Ｎで、高密度記録に対応した近視野光発生素子となった、という効果を奏する。
【００７５】
また、材質が、金、銀、銅のいずれかを含むことを特徴としている。
【００７６】
これにより、容易な製造プロセスによって高性能な近視野光発生素子が製造できる、という効果を奏する。
【００７７】
また、輪郭のうちの、偏光方向と略直交している一ヶ所の長さが、開口の偏光と垂直方向の幅よりも短いことを特徴としている。
【００７８】
これにより、偏光方向のみならず、それと直交する方向にも高い分解能を持つ近視野光発生素子が実現できる、という効果を奏する。
【００７９】
また、光ヘッドと、光源と、記録媒体と、光ヘッドが記録媒体表面を走査する手段と、光源からの入射光を前記光ヘッドへ導く光入射手段と、光ヘッドが記録媒体表面と近視野光を介して相互作用した結果発生した散乱光を検出する光検出手段と、を含む近視野光記録装置において、
光入射手段が入射光の偏光を保持あるいは制御する手段を含み、光ヘッドが上に述べたいずれかに記載の近視野光発生素子であることを特徴とする近視野光記録装置としている。
【００８０】
これにより、開口輪郭のうち強い近視野光を発生させる部分が一ヶ所になり、解像度向上が可能となる。また、簡単な方法で安価に高性能な近視野光ヘッドが製造できる。また、データストレージ装置において高密度記録と高転送速度が両立する、という効果を奏する。
【００８１】
また、光プローブと、光源と、光源からの入射光を光プローブへ導く光入射手段と、光プローブが試料表面と近視野光を介して相互作用した結果発生した散乱光を検出する光検出手段と、を含む近視野光顕微鏡において、光入射手段が入射光の偏光を保持あるいは制御する手段を含み、光プローブが上述したいずれかに記載の近視野光発生素子であることを特徴とする近視野光顕微鏡としている。
【００８２】
これにより、微小開口の輪郭のうち、入射光の偏光方向と略直交する部分のみが大きな強度の近視野光を発生させ、高い解像度と高い光効率が両立できる。顕微鏡の高解像度と高Ｓ／Ｎ比が実現される。簡単な方法で安価に高性能な近視野光プローブが製造できる、という効果を奏する。
【００８３】
また、光検出手段が、偏光光学素子を含むことを特徴としている。
【００８４】
これにより、記録媒体あるいは試料表面の微細な光学的物性の分布を、偏光への乱れという形で検出することができ、より高密度な記録装置あるいは高分解能な顕微鏡が実現できる、という効果を奏する。
【００８５】
また、微小開口輪郭のうちの、入射光の偏光方向と略直交している一ヶ所が、光プローブにおいて、輪郭の他の部分よりもより先端側に位置していることを特徴としている。
【００８６】
これにより、発生する近視野光を試料表面に更に近接させることができ、高分解能な顕微鏡が実現できる、という効果を奏する。
【００８７】
また、微小開口輪郭のうちの、入射光の偏光方向と略直交している一ヶ所と、それに対向する部分とを結ぶ線が、光プローブにおいて、光プローブの先端方向と略直交することを特徴としている。
【００８８】
これにより、もともと局在化している近視野光のうち、さらに一部のみを利用することができ、更なる高分解能な顕微鏡が実現できる、という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態１の情報記録再生装置の構成を説明した図である。
【図２】本実施の形態１に係る情報記録再生装置の導波路と近視野光ヘッドについて説明した図である。
【図３】本実施の形態１に係る情報記録再生装置の光ヘッドのうち、底面の微小開口付近を示した図である。
【図４】本実施の形態１にかかる光ヘッドの断面と底面を示した図である。
【図５】本実施の形態１にかかる光ヘッドが、記録媒体表面のデータマークの上方を走査する状態を示した図である。
【図６】（ａ）は従来の円形微小開口２３１を、（ｂ）は本発明による三角形微小開口を、（ｃ）は両者の形状とサイズの比較を示す図である。
【図７】図６の微小開口の真下２０ｎｍにおける電場エネルギー分布を示す図である。
【図８】図７（ａ），（ｂ）のそれぞれにおいての線分Ａ−Ａ’上のプロファイルを重ねて表示した図である。
【図９】本実施の形態１に係る情報記録再生装置の光ヘッドの製造方法を示す図である。
【図１０】三角形以外の形状の微小開口を示す図である。
【図１１】本発明の実施の形態２に係る情報記録再生装置の構成図である。
【図１２】本発明の実施の形態３に係る情報記録再生装置に使われる近視野光ヘッドのうち、底面の微小開口付近を示した図である。
【図１３】図１２に示した微小開口の平面図である。
【図１４】近視野光ヘッドの製造方法を示す図である。
【図１５】本発明の実施の形態４に係る近視野光プローブの概略図である。
【図１６】本発明の実施の形態４に関わる近視野光プローブを搭載した走査型プローブ顕微鏡を示す構成図である。
【図１７】本発明の実施の形態４の近視野光プローブ１０００の製造方法を説明した図である。
【図１８】本発明の実施の形態４の近視野光プローブ１０００の製造方法を説明した図である。
【図１９】本発明の実施の形態５に係る近視野光プローブの微小開口の形状を示す図である。
【図２０】本発明の実施の形態６に係る近視野光発生素子をヘッドとして利用した近視野光記録装置の構成を説明した図である。
【図２１】本発明の実施の形態７に係る近視野光発生素子を、近視野光顕微鏡のプローブに利用したものを説明した図である。
【図２２】本発明の実施の形態８に係る近視野光発生素子を、近視野光顕微鏡のプローブに利用したものを説明した図である。
【図２３】本実施の形態の近視野光ヘッドの製造方法を示す図である。
【符号の説明】
１０１ レーザー
１０２ レンズ
１０３ 光導波路
１０４ 近視野光ヘッド
１０５ 記録媒体
１０６ 受光ヘッド
１０７ サスペンションアーム
１０８ フレクシャー
１０９ サスペンションアーム
１１０ 回路系
１１１ 開口基板
１１２ 記録媒体回転方向
２０１ コア
２０２ クラッド
２０３ ミラー面
２０４ エアベアリングサーフェス
２０５ マイクロレンズ
２０６ 微小開口
２１０ ミラー基板
２１１ 三角錐
２２１ データマーク
２２２ 偏光方向
２３１ 円形微小開口
２３２ 三角形微小開口
２４１ 円形微小開口の場合のエネルギープロファイル
２４２ 三角形微小開口の場合のエネルギープロファイル
２５１ 偏光に対して垂直な部分
２５２ 偏光に対して垂直な部分
３０１ 平行光
３０２ ミラー
３１１ ＳｉＯ2層
３１２ Ｓｉ基板
３１３ ＳｉＯ2層
３１４ 三角錐形状
３１７ Ａｌ膜
４１１ Ａｌ遮光膜
４１２ Ａｇ膜
４１３ Ａｌ膜
６０１ 光源
６０２ レンズ
６０３ 光ファイバ
６０４ レーザ発振器
６０５ ミラー
６０６ 光電変換部
６０７ サーボ機構
６０８ コンピュータ
６０９ 光検出部
６１０ 試料
６１１ プリズム
６１２ 微動機構
６１３ 粗動機構
６１４ レンズ
７０１ チップ
７０２ レバー
７０３ 基部
７０４ 遮光膜
７０５ 微小開口
８０１ 透明体
８０２ 基板
８０３ マスク材
８０４ チップ用マスク
８０５ レバー用マスク
９０１ 入射光偏光２２２に対して略直交する部分の長さ
９０２ 開口の縦幅
９０３ 近視野光分布
９１１ 偏光板
９２１ カンチレバー
９２２ ＳｉＯ2からなる三角錐
９２３ 試料表面
９２４ 入射光偏光９２８に略垂直な辺
９２５ 試料表面９２３からの高さ
９２６ 試料表面９２３からの高さ
９２７ 頂点
９２８ 偏光方向
９３１ 偏光方向９２８に略垂直な辺
９３２ 左端
９３３ 右端
９９９ 入射光
１０００ 近視野光プローブ
１００１ Ａｌ膜
２００００ 走査型プローブ顕微鏡
Ｓ３０１〜Ｓ３０４，Ｓ１００３，Ｓ１００４ 光ヘッドの製造方法ステップ
Claims (14)
- 入射光の波長以下の大きさを持つ光学的微小開口を有し、前記微小開口に、前記入射光を照射することによって、近視野光を発生させる近視野光発生素子において、前記微小開口の輪郭が三角形であり、その一辺のみが前記入射光の偏光方向と略直交していることを特徴とする近視野光発生素子。
- 前記微小開口が、光を透過する錐状ティップ先端に形成され、前記微小開口の周辺部は遮光膜で覆われていることを特徴とする請求項１に記載の近視野光発生素子。
- 前記輪郭の一辺が、前記入射光によってプラズモンを励起する材質から成ることを特徴とする請求項１又は２のいずれかに記載の近視野光発生素子。
- 前記材質が、金、銀、銅のいずれかを含むことを特徴とする請求項３に記載の近視野光発生素子。
- 入射光の波長以下の大きさを持つ光学的微小開口を有し、前記微小開口に、前記入射光を照射することによって、近視野光を発生させる近視野光発生素子において、
前記微小開口の輪郭のうち一ヶ所のみは、前記入射光の偏光方向と略直交しており、
前記輪郭は、第１辺と複数の第２辺とを含み、
前記第１辺は、前記第１辺の一部分において前記偏光方向と略直交する直線部分を有し、前記直線部分の長さは、前記偏光方向に対して略垂直方向の前記輪郭の最長径の長さよりも短いことを特徴とする近視野光発生素子。 - 前記第１辺は、円弧状に形成されていることを特徴とする請求項５に記載の近視野光発生素子。
- 前記１辺は、前記入射光によってプラズモンを励起する材質から成ることを特徴とする請求項５に記載の近視野光発生素子。
- 光ヘッドと、
光源と、
記録媒体と、
前記光ヘッドが前記記録媒体表面を走査する手段と、
前記光源からの入射光を前記光ヘッドへ導く光入射手段と、
前記光ヘッドが前記記録媒体表面と近視野光を介して相互作用した結果発生した散乱光を検出する光検出手段と、を含む近視野光記録装置において、
前記光入射手段が前記入射光の偏光を保持あるいは制御する手段を含み、前記光ヘッドが請求項１から７のいずれかに記載の近視野光発生素子であることを特徴とする近視野光記録装置。 - 前記微小開口の輪郭は、第１辺と複数の第２辺とを含み、
前記第１辺は、前記記録媒体からの高さが前記第２辺の高さよりも低い位置に配置され、媒体に対して略平行に配置されることを特徴とする請求項８に記載の近視野光発生素子。 - 光プローブと、
光源と、
前記光源からの入射光を前記光プローブへ導く光入射手段と、
前記光プローブが試料表面と近視野光を介して相互作用した結果発生した散乱光を検出する光検出手段と、を含む近視野光顕微鏡において、
前記光入射手段が前記入射光の偏光を保持あるいは制御する手段を含み、前記光プローブが請求項１から７のいずれかに記載の近視野光発生素子であることを特徴とする近視野光顕微鏡。 - 前記光検出手段が、偏光光学素子を含むことを特徴とする請求項８に記載の近視野光記録装置。
- 前記光検出手段が、偏光光学素子を含むことを特徴とする請求項１０に記載の近視野光顕微鏡。
- 前記微小開口輪郭のうちの、前記入射光の偏光方向と略直交している一ヶ所が、前記光プローブにおいて、前記輪郭の他の部分よりもより先端側に位置していることを特徴とする請求項１０あるいは１２記載の近視野光顕微鏡。
- 前記微小開口輪郭のうちの、前記入射光の偏光方向と略直交している一ヶ所と、それに対向する部分とを結ぶ線が、前記光プローブにおいて、前記光プローブの先端方向と略直交することを特徴とする請求項１０あるいは１２に記載の近視野光顕微鏡。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002092276A JP4024570B2 (ja) | 2001-04-17 | 2002-03-28 | 近視野光発生素子、近視野光記録装置、および近視野光顕微鏡 |
| EP02252636A EP1251383B1 (en) | 2001-04-17 | 2002-04-15 | Near-field light-generating element, near-field optical recording device, and near-field optical microscope |
| US10/124,355 US7034277B2 (en) | 2001-04-17 | 2002-04-16 | Near-field light-generating element for producing localized near-field light, near-field optical recording device, and near-field optical microscope |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001-118543 | 2001-04-17 | ||
| JP2001118543 | 2001-04-17 | ||
| JP2002092276A JP4024570B2 (ja) | 2001-04-17 | 2002-03-28 | 近視野光発生素子、近視野光記録装置、および近視野光顕微鏡 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003004622A JP2003004622A (ja) | 2003-01-08 |
| JP4024570B2 true JP4024570B2 (ja) | 2007-12-19 |
Family
ID=26613710
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002092276A Expired - Fee Related JP4024570B2 (ja) | 2001-04-17 | 2002-03-28 | 近視野光発生素子、近視野光記録装置、および近視野光顕微鏡 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US7034277B2 (ja) |
| EP (1) | EP1251383B1 (ja) |
| JP (1) | JP4024570B2 (ja) |
Families Citing this family (19)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000028536A1 (fr) * | 1998-11-09 | 2000-05-18 | Seiko Instruments Inc. | Tete optique a champ proche et procede de production associe |
| JP3793430B2 (ja) * | 2001-07-18 | 2006-07-05 | 株式会社日立製作所 | 近接場光を用いた光学装置 |
| JP2011090001A (ja) * | 2005-04-26 | 2011-05-06 | Seiko Instruments Inc | 近視野光発生素子の製造方法 |
| JP4787557B2 (ja) * | 2005-04-26 | 2011-10-05 | セイコーインスツル株式会社 | 近視野光発生素子の製造方法 |
| JP2007109269A (ja) * | 2005-10-11 | 2007-04-26 | Seiko Instruments Inc | 近接場光利用ヘッド |
| US7773342B2 (en) * | 2006-01-30 | 2010-08-10 | Tdk Corporation | Thin-film magnetic head having near-field-light-generating portion with trapezoidal end |
| JP5278887B2 (ja) * | 2006-11-20 | 2013-09-04 | セイコーインスツル株式会社 | 近接場光ヘッド及び情報記録再生装置 |
| JP2009004024A (ja) * | 2007-06-21 | 2009-01-08 | Seiko Instruments Inc | 近接場光ヘッド及び情報記録再生装置 |
| JP5506387B2 (ja) * | 2007-10-04 | 2014-05-28 | セイコーインスツル株式会社 | 近接場光ヘッド及び情報記録再生装置 |
| JP4947794B2 (ja) * | 2007-11-21 | 2012-06-06 | セイコーインスツル株式会社 | 情報記録再生装置 |
| KR100989516B1 (ko) * | 2008-07-01 | 2010-10-25 | 주식회사 디에스엘시디 | 발광다이오드 패키지 및 이를 이용하는 백라이트 유닛 |
| US7936531B2 (en) | 2008-11-07 | 2011-05-03 | Tdk Corporation | Thermally assisted magnetic head having an asymmetric plasmon antenna and manufacturing method thereof |
| JP4593666B2 (ja) * | 2008-12-25 | 2010-12-08 | セイコーインスツル株式会社 | 近視野光発生素子、近視野光記録装置、および近視野光顕微鏡 |
| US8670295B1 (en) | 2010-12-20 | 2014-03-11 | Western Digital (Fremont), Llc | Method and system for optically coupling a laser with a transducer in an energy assisted magnetic recording disk drive |
| CN103858015A (zh) * | 2011-05-16 | 2014-06-11 | 丹麦技术大学 | 用于发射电磁辐射的微装置 |
| US8749790B1 (en) | 2011-12-08 | 2014-06-10 | Western Digital (Fremont), Llc | Structure and method to measure waveguide power absorption by surface plasmon element |
| US8753903B1 (en) * | 2012-05-22 | 2014-06-17 | Western Digital (Fremont), Llc | Methods and apparatuses for performing wafer level characterization of a plasmon element |
| US9441938B1 (en) | 2013-10-08 | 2016-09-13 | Western Digital (Fremont), Llc | Test structures for measuring near field transducer disc length |
| JP2016161548A (ja) * | 2015-03-05 | 2016-09-05 | 国立大学法人京都大学 | 探針の製造方法及び探針 |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5288997A (en) * | 1990-11-19 | 1994-02-22 | At&T Bell Laboratories | Manufacturing method, including near-field optical microscopic examination of a magnetic bit pattern |
| US5859364A (en) * | 1995-06-05 | 1999-01-12 | Olympus Optical Co., Ltd. | Scanning probe microscope |
| US5789742A (en) * | 1996-10-28 | 1998-08-04 | Nec Research Institute, Inc. | Near-field scanning optical microscope probe exhibiting resonant plasmon excitation |
| JPH11265520A (ja) * | 1998-03-17 | 1999-09-28 | Hitachi Ltd | 近接場光ヘッド、近接場光ヘッドの加工方法および光記録再生装置 |
| JP4250257B2 (ja) * | 1999-05-14 | 2009-04-08 | キヤノン株式会社 | 半導体近接場光源、及びその製造方法 |
| US6614742B2 (en) * | 1999-12-14 | 2003-09-02 | Fuji Xerox, Ltd. | Optical head, magneto-optical head, disk apparatus and manufacturing method of optical head |
| JP3793430B2 (ja) * | 2001-07-18 | 2006-07-05 | 株式会社日立製作所 | 近接場光を用いた光学装置 |
-
2002
- 2002-03-28 JP JP2002092276A patent/JP4024570B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 2002-04-15 EP EP02252636A patent/EP1251383B1/en not_active Expired - Fee Related
- 2002-04-16 US US10/124,355 patent/US7034277B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US7034277B2 (en) | 2006-04-25 |
| JP2003004622A (ja) | 2003-01-08 |
| US20020166957A1 (en) | 2002-11-14 |
| EP1251383B1 (en) | 2012-08-22 |
| EP1251383A3 (en) | 2004-06-30 |
| EP1251383A2 (en) | 2002-10-23 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4024570B2 (ja) | 近視野光発生素子、近視野光記録装置、および近視野光顕微鏡 | |
| JP4020233B2 (ja) | 近視野光ヘッドとその製造方法 | |
| JP4094229B2 (ja) | 近視野光ヘッドおよびその製造方法 | |
| JP3862845B2 (ja) | 近接場用光プローブ | |
| JP4184570B2 (ja) | 情報記録再生装置 | |
| JP4060150B2 (ja) | マイクロ集積型近接場光記録ヘッド及びこれを利用した光記録装置 | |
| JP4267834B2 (ja) | 情報記録再生装置 | |
| JP4421742B2 (ja) | 光ヘッド | |
| JP4601867B2 (ja) | 近視野光ヘッド | |
| JP2006053978A (ja) | 近視野光ヘッドおよび該近視野光ヘッドを用いた情報再生装置 | |
| JP4260645B2 (ja) | 近視野光ヘッドの製造方法 | |
| JP4610855B2 (ja) | 近視野光発生素子、近視野光記録装置、および近視野光顕微鏡 | |
| JP4137718B2 (ja) | 近視野光ヘッドおよびその製造方法 | |
| JP4593666B2 (ja) | 近視野光発生素子、近視野光記録装置、および近視野光顕微鏡 | |
| JP4628454B2 (ja) | 記録媒体および光情報記録再生装置 | |
| JP4087034B2 (ja) | 近視野光デバイスとその製造方法 | |
| JP4162317B2 (ja) | 近視野光メモリヘッド | |
| JP4201232B2 (ja) | 記録媒体および光情報記録再生装置 | |
| JP3737347B2 (ja) | 光プローブ素子および光プローブ素子を用いた記録再生装置 | |
| JP4286473B2 (ja) | 近視野光ヘッド | |
| JP2001126282A (ja) | 光情報記録再生装置 | |
| JP2000285502A (ja) | 近視野光ヘッド | |
| JP2011018444A (ja) | 記録媒体および光情報記録再生装置 | |
| JP2003099968A (ja) | 光ヘッド |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| RD01 | Notification of change of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7421 Effective date: 20040304 |
|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20050310 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20061113 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20061121 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20070118 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20070731 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20070827 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20071002 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20071003 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 4024570 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101012 Year of fee payment: 3 |
|
| RD01 | Notification of change of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7421 Effective date: 20091108 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101012 Year of fee payment: 3 |
|
| RD03 | Notification of appointment of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R3D03 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101012 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111012 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111012 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121012 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121012 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131012 Year of fee payment: 6 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |