光の近接場を利用した微細加工

1994 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 05555044
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 片岡 俊彦 大阪大学, 工学部, 教授 (50029328)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 山内 和人 大阪大学, 工学部, 助教授 (10174575) ; 遠藤 勝義 大阪大学, 工学部, 助教授 (90152008) ; 森 勇蔵 大阪大学, 工学部, 教授 (00029125)
• Keywords: 近接場 / レーザ / 高分解能 / 微小突起 / フォトレジスト / 光による微細加工

Research Abstract

透明基板上に突起をつけ、基盤内面から光を全反射で入射し、基板界面に形成される消滅波(evanescent wave)でこのプローブを照射することによってプローブの周りに急激な電界強度分布が形成されていることを確認した。突起としては、まず、波長よりも小さい球を用いた。それを透明な基板につけ、基板側から全反射状態で光を入射して反対側に消滅波を形成しプローブを照らすことによってその周りに急激な電界強度分布を得る。試料が、突起周りの近接場領域にはいったかどうかを確認するには、光学顕微鏡を利用した開口数の大きい集光系を作製し、ピンホールと光電子増倍管を用いて、プローブからの光を検出した。z方向の粗動用にインチワ-ムを用い、試料をxy方向に走査するために弾性ヒンジ機構を利用した走査ステージを作製した。
このように、プローブ周りに急激な電界強度分布を形成した微細加工用のプローブを、光学探針として利用したときに(走査型プローブ顕微鏡)空間分解能がどの程度であるかを見ることによって微細加工を行った際の加工分解能の見積もりを行った。その結果顕微鏡の分解能が横方向10nm、縦方向2nm程度であったため、この程度の加工分解能が得られる可能性がある。ただ分解能については再現性がよくないので、今後プローブの改良を行う必要がある。また、プローブ周りの電界と被加工物との相互作用の大きさは被加工物の材質により異なるので、被加工物の材質に応じてプローブの材質を選択する必要がある。
また、電気双極子近似によるプローブ周りの電界強度分布の計算を行い、プローブに必要な曲率半径について考察を行った。その結果、計算結果と実際に用いているプローブ形状とが、かなり一致した結果が得られている。

Research Products

• [Publications] 片岡俊彦: "球状微小突起をプローブとした走査型近接場光学顕微鏡の開発" 精密工学会誌. 60. 1122-1126 (1994)
• [Publications] 片岡俊彦: "走査型近接場光学顕微鏡の開発(第3報)-ズ-ミング機能について-" 1994年度精密工学会春季大会学術講演会講演論文集. 9-10 (1994)
• [Publications] 片岡俊彦: "走査型近接場光学顕微鏡における微小突起型プローブの開発" 1995年度精密工学会春季大会発表予定.