專利名稱：尖頂型探頭制造方法、尖頂型探頭和尖頂型探頭制造裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及尖頂(tip)型探頭制造方法、尖頂型探頭和尖頂型探頭制造裝置。
背景技術(shù)：
尖頂型探頭通過在其側(cè)面上形成具有功能性的各個種類的金屬膜而作為各種設(shè) 備的元件廣泛應(yīng)用。例如，尖頂型探頭在其頂面形成對預(yù)定波長的光具有遮光功能的金屬膜，從而作 為在其頂面產(chǎn)生近場光的元件來使用。此外，通過在尖頂型探頭的側(cè)面形成磁性材料、或者 形成具有遮光功能的金屬膜和磁性材料兩者，能夠作為磁記錄、或近場光輔助磁記錄用的 元件來使用。近場光產(chǎn)生元件被使用于進行高密度信息記錄再現(xiàn)的光記錄裝置中的光頭、或在 高析像度下進行觀察的近場光顯微鏡中的光探頭等。由于近場光技術(shù)能夠處理超過光衍射 極限的微小區(qū)域的光學(xué)信息，因此期待獲得以往的光技術(shù)所無法達到的高記錄密度和分辨率。近場光產(chǎn)生元件的主要課題在于獲得微小且強烈的近場光點。針對該課題，已經(jīng) 提出了若干的形狀。在專利文獻1中，使設(shè)置于近場光產(chǎn)生元件的末端的光學(xué)開口的輪廓 形狀形成為三角形，使入射光的偏振光方向與三角形的一條邊正交，通過這樣的結(jié)構(gòu)來產(chǎn) 生局限于這一條邊的強烈的近場光(三角開口方式)。在專利文獻2和3以及非專利文獻1 中，在四棱錐的四個側(cè)面中，在對置的兩個面上形成金屬膜，這兩個面在四棱錐頂點附近具 有小于等于光的波長的狹縫，兩個面的金屬膜分別在狹縫部具有曲率半徑在幾十納米(nm) 以下的頂點，從而產(chǎn)生局限于狹縫部的強烈的近場光(蝴蝶結(jié)天線方式)。此外，作為信息記錄裝置的記錄再現(xiàn)探頭，近年來正在進行尖頂型探頭的研究。伴 隨計算機設(shè)備中的硬盤等的容量增加，單一記錄面內(nèi)的信息的記錄密度增加。例如，為了使 磁盤每單位面積的記錄容量增大，需要使面記錄密度提高。然而，伴隨著記錄密度的提高， 記錄介質(zhì)上每1比特所占的記錄面積變小。當(dāng)該比特尺寸變小時，1比特的信息所具有的能 量接近室溫的熱能，會產(chǎn)生所記錄的信息因為熱擾動等而反轉(zhuǎn)或消失等熱退磁的問題?！悴捎玫拿鎯?nèi)記錄方式是以磁化方向朝向記錄介質(zhì)的面內(nèi)方向的形式來進行 磁記錄的方式，但是在該方式下，容易引起因上述熱退磁而導(dǎo)致的記錄信息的消失等。因 此，為了消除這樣的不良情況，正逐步向在垂直于記錄介質(zhì)的方向記錄磁信號的垂直記錄 方式轉(zhuǎn)移。該方式是對記錄介質(zhì)利用靠近單磁極的原理來記錄磁信息的方式。根據(jù)該方式， 記錄磁場朝向與記錄膜大致垂直的方向。關(guān)于利用垂直的磁場記錄的信息，由于在記錄膜 面內(nèi)N極和S極不易形成環(huán)路，所以在能量上容易保持穩(wěn)定。因此，該垂直記錄方式相對于 面內(nèi)記錄方式抗熱退磁能力變強。但是，近年來的記錄介質(zhì)為了滿足希望進行更大量且高密度信息的記錄再現(xiàn)等需 要，要求進一步高密度化。因此，為了將相鄰磁區(qū)之間的影響和熱擾動抑制到最小限度，開 始采用矯頑磁力強的材料作為記錄介質(zhì)。因此，即使是上述垂直記錄方式，也很難將信息記錄在記錄介質(zhì)上。因此，為了消除該不良情況，提供了下述的混合磁記錄方式(近場光輔助磁記錄 方式)，即利用近場光對磁區(qū)進行局部加熱以使矯頑磁力臨時降低、并在此期間進行寫入。 該混合磁記錄方式是利用通過微小區(qū)域和光學(xué)開口之間的相互作用而產(chǎn)生的近場光的方 式，所述光學(xué)開口形成為小于等于形成于近場光頭的光的波長的尺寸。這樣，通過利用具有超過光的衍射極限的微小的光學(xué)開口、即近場光產(chǎn)生元件的 近場光頭，能夠處理下述區(qū)域中的光學(xué)信息，所述區(qū)域是小于等于以往光學(xué)系統(tǒng)中成為極 限的光的波長的區(qū)域。因此，能夠?qū)崿F(xiàn)超越現(xiàn)有的光信息記錄再現(xiàn)裝置等的記錄比特的高 密度化。作為利用上述混合磁記錄方式的記錄頭，提供了各種記錄頭，作為其中之一，已知 有通過使光點尺寸縮小從而實現(xiàn)了記錄密度的增大的磁記錄頭。例如，提出有這樣的結(jié)構(gòu) 在磁記錄頭底面形成蝴蝶結(jié)形狀的金屬薄膜，通過從記錄介質(zhì)的上方垂直地照射光來產(chǎn)生 近場光，使近場光與強力地作用有磁場的區(qū)域重疊(專利文獻4)。在該近場光輔助磁記錄 頭中，近場光產(chǎn)生元件是形成于記錄頭底面的作為平面膜的蝴蝶結(jié)形狀金屬，通過在利用 光纖等導(dǎo)入來自激光器的光后利用反射鏡使該光反射使其照射向蝴蝶結(jié)，從而在蝴蝶結(jié)中 央的狹縫處產(chǎn)生近場光。另外，該蝴蝶結(jié)還兼作磁記錄元件，由此，被近場光加熱的介質(zhì)表 面區(qū)域與被磁場磁化的區(qū)域一致。由此，能夠使由近場光形成的微小光點微小化至極限，從 而適于高密度記錄，而通過使該蝴蝶結(jié)結(jié)構(gòu)形成為尖頂形狀，能夠更加高效率地使光會聚 并同時產(chǎn)生局部很強的記錄用磁場，并且其制造方法也變得簡便。然而，實際制造所述尖頂 結(jié)構(gòu)的技術(shù)尚未被實用化。專利文獻1 日本特開2001-118543號公報專利文獻2 日本特開平11-265520號公報專利文獻3 日本特開2002-221478號公報專利文獻4 日本特開2002-298302號公報(第4-6頁、圖1)非專利文獻 1 :Technical Digest of 6th international conference on nearfield optics and related techniques, the Netherlands, Aug. 27-31,2000, plOO上述現(xiàn)有技術(shù)中，專利文獻1的三角開口方式的近場光產(chǎn)生元件已經(jīng)公開了制造 方法，能夠比較容易地進行制造。但是，關(guān)于非專利文獻1以及專利文獻2和3的蝴蝶結(jié)天 線方式的近場光產(chǎn)生元件，需要這樣的技術(shù)在減少制造工序數(shù)量的同時，使金屬膜精度更 高并且能夠容易地控制該金屬膜的膜厚。此外，需要對金屬膜頂點或狹縫部的形狀進行大 約幾納米至幾十納米的加工，因此一般需要電子線描畫裝置或聚焦離子束裝置等的極高的 微細加工技術(shù)。此外，在上述專利文獻4所記載的現(xiàn)有結(jié)構(gòu)的近場光輔助磁記錄頭中，產(chǎn)生近場 光和磁場兩者的蝴蝶結(jié)由形成于記錄頭底面的平面膜構(gòu)成，因此產(chǎn)生的磁場遍及整個蝴蝶 結(jié)。在長向記錄的情況下，蝴蝶結(jié)中央的狹縫限定記錄密度，而在垂直記錄的情況下，主磁 極的與介質(zhì)對置的部分的尺寸限定記錄密度。在從記錄介質(zhì)側(cè)觀察蝴蝶結(jié)的情況下，主磁 極為蝴蝶結(jié)的單側(cè)整體，因此為了實現(xiàn)高記錄密度，需要使蝴蝶結(jié)自身微型化。當(dāng)蝴蝶結(jié)的 尺寸減小時，蝴蝶結(jié)周圍部也被包含在入射光點中，不僅在蝴蝶結(jié)中央部產(chǎn)生近場光，而且 在周圍部也產(chǎn)生近場光，從而會在蝴蝶結(jié)周圍部進行誤記錄。此外，不是能夠使傳播的光會聚于蝴蝶結(jié)的中央部而產(chǎn)生高效率的近場光的結(jié)構(gòu)。這樣，為了在不減小蝴蝶結(jié)的尺寸的情況下使光高效率地會聚、并同時產(chǎn)生局部 很強的記錄用磁場，需要使蝴蝶結(jié)相對于記錄介質(zhì)具有預(yù)定角度的結(jié)構(gòu)、即所謂的尖頂型 探頭及其制造方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是考慮到這樣的情況而完成的，其目的在于提供一種無需高度的微細加工 技術(shù)就能夠?qū)崿F(xiàn)尖頂型探頭的小型化、并且能夠以低成本容易且高精度地制造出具有尖頂 或蝴蝶結(jié)結(jié)構(gòu)的尖頂型探頭的尖頂型探頭制造方法、尖頂型探頭制造裝置以及由此制造出 的尖頂型探頭。此外，由于能夠使光高效率地會聚，所以能夠高效率且穩(wěn)定地產(chǎn)生近場光， 并且能夠高密度且穩(wěn)定地進行信息記錄。為了解決所述課題，本發(fā)明的第一特征的要點在于，提供一種尖頂型探頭制造方 法，其是用于制造尖頂型探頭的尖頂型探頭制造方法，在所述尖頂型探頭中，在由頂面和側(cè) 面構(gòu)成的錐臺的所述側(cè)面上具有金屬膜，并且從所述頂面生成近場，其中，所述尖頂型探頭 制造方法包括以下工序?qū)⑿螤钆c所述頂面相似的蝕刻掩模形成在基板上的工序；通過使 用所述蝕刻掩模對所述基板進行各向同性蝕刻來形成所述錐臺的工序；在所述頂面的面積 達到能夠生成所述近場的面積的情況下停止所述各向同性蝕刻的工序；以及通過使成膜粒 子蔓延到所述蝕刻掩模和所述側(cè)面之間并附著于所述錐臺來形成所述金屬膜的工序。本發(fā)明的第二特征的要點在于，在形成所述錐臺的工序中，包括使各向同性蝕刻 從所述蝕刻掩模與所述基板之間的接觸面的輪廓進入的工序。本發(fā)明的第三特征的要點在于，通過使所述各向同性蝕刻從所述蝕刻掩模與所述 基板之間的接觸面的輪廓進入，所述側(cè)面相對于所述頂面的角度隨著從所述錐臺的所述頂 面朝向所述錐臺的根部而逐漸變化。本發(fā)明的第四特征的要點在于，所述尖頂型探頭制造方法包括在所述側(cè)面中的 至少一部分形成犧牲層的工序；此后，在所述犧牲層的至少一部分上形成所述金屬膜，同時 在所述側(cè)面中的未形成有所述犧牲層的部分的至少一部分上形成所述金屬膜的其余部分 的工序；以及除去所述犧牲層并且除去附著于所述遮蔽部件上的所述金屬膜的工序。本發(fā)明的第五特征的要點在于，在形成所述金屬膜的工序中，通過控制所述成膜 粒子相對于所述基板的指向性，所述金屬膜的膜厚隨著從所述錐臺的根部朝向所述頂面的 方向而逐漸變薄。本發(fā)明的第六特征的要點在于，在形成所述金屬膜的工序中，通過從所述蝕刻掩 模的配置有所述基板的一側(cè)的相反側(cè)，使所述成膜粒子沿著相對于所述基板垂直的方向行 進至所述基板，所述金屬膜的膜厚隨著從所述錐臺的根部朝向所述頂面而逐漸變薄。本發(fā)明的第七特征的要點在于，在所述側(cè)面中的至少一個側(cè)面上形成的金屬膜由 磁性材料構(gòu)成。本發(fā)明的第八特征的要點在于，在所述側(cè)面中的至少一個側(cè)面上形成的金屬膜由 相對于預(yù)定波長的光具有遮光功能的材料構(gòu)成。本發(fā)明的第九特征的要點在于，在所述側(cè)面中的至少一個側(cè)面上形成的金屬膜由 通過照射預(yù)定波長的光而產(chǎn)生等離子體激元的材料構(gòu)成。
本發(fā)明的第十特征的要點在于，在所述側(cè)面中的至少一個側(cè)面上形成的金屬膜由 磁性材料構(gòu)成，將具有所述遮光功能的材料、或者通過照射預(yù)定波長的光而產(chǎn)生等離子體 激元的材料成膜在其余的側(cè)面上。本發(fā)明的第十一特征的要點在于，在所述側(cè)面中的至少一個側(cè)面上形成的金屬膜 由相對于預(yù)定波長的光具有遮光功能的材料、或者通過照射預(yù)定波長的光而產(chǎn)生等離子體 激元的材料構(gòu)成，將磁性材料成膜在其余的側(cè)面上、具有所述遮光功能的材料上、或者產(chǎn)生 所述等離子體激元的材料上。本發(fā)明的第十二特征的要點在于，使用形成所述錐臺的工序和形成所述金屬膜的 工序，在同一所述基板上制造出多個所述尖頂型探頭。本發(fā)明的第十三特征的要點在于，提供一種尖頂型探頭，該尖頂型探頭采用本發(fā) 明的第一特征至第十二特征所述的尖頂型探頭制造方法制造而成。本發(fā)明的第十四特征的要點在于，提供一種尖頂型探頭制造裝置，該尖頂型探頭 制造裝置使用了本發(fā)明的第一特征至第十二特征所述的尖頂型探頭制造方法。本發(fā)明的第十五特征的要點在于，提供一種尖頂型探頭制造裝置，其是用于制造 尖頂型探頭的尖頂型探頭制造裝置，在所述尖頂型探頭中，在由頂面和側(cè)面構(gòu)成的錐臺的 所述側(cè)面上具有金屬膜，并且從所述頂面生成近場，其中，所述尖頂型探頭制造裝置包括 掩模配置部，其將形狀與所述頂面相似的蝕刻掩模配置在基板上；錐臺形成部，其通過使用 所述蝕刻掩模對所述基板進行各向同性蝕刻來形成所述錐臺；各向同性蝕刻控制部，其在 所述頂面的面積達到能夠生成所述近場的面積的情況下，對所述錐臺形成部進行指示，以 停止所述各向同性蝕刻；以及金屬膜成膜部，其通過使成膜粒子蔓延到所述蝕刻掩模和所 述側(cè)面之間并附著于所述錐臺來形成所述金屬膜。根據(jù)本發(fā)明，無需高度的微細加工技術(shù)就能夠?qū)崿F(xiàn)尖頂型探頭的小型化，并且能 夠以低成本容易且高精度地進行制造。此外，能夠高效率且穩(wěn)定地產(chǎn)生近場光和磁場，并且 能夠高密度且穩(wěn)定地進行信息記錄，因此能夠提供一種提高了光學(xué)信息的處理和信息寫入 的可靠性的尖頂型探頭。


圖1是本發(fā)明的實施方式1中的尖頂型探頭的概略圖。圖2是本發(fā)明的實施方式1中的尖頂型探頭的四棱錐臺的制造方法的剖視圖。圖3是表示在本發(fā)明的實施方式1中的四棱錐臺的側(cè)面上形成金屬膜的方法的剖 視圖。圖4是表示在本發(fā)明的實施方式1中的四棱錐臺的側(cè)面上形成金屬膜的方法的剖 視圖。圖5是表示形成在本發(fā)明的實施方式1中的四棱錐臺的側(cè)面上的金屬膜的膜厚逐 漸變薄的情況的剖視圖。圖6是表示本發(fā)明的實施方式2中的尖頂型探頭的四棱錐臺102的制造方法的剖 視圖。圖7是表示在四棱錐臺的角度逐漸變化的側(cè)面上形成金屬膜的方法的剖視圖。圖8是表示本發(fā)明的實施方式3中的尖頂型探頭的多種結(jié)構(gòu)的剖視圖。
圖9是表示本發(fā)明的實施方式4中的尖頂型探頭的頂面及其附近的側(cè)面的俯視 圖。圖10是表示本發(fā)明的實施方式5中的尖頂型探頭的剖視圖。圖11是本發(fā)明的實施方式5中的尖頂型探頭制造裝置的概略圖。標(biāo)號說明101 基板；102,502 四棱錐臺；102a、1002a、102b、1002b 側(cè)面；102c、102d、 502a,502b 側(cè)面；102e、502e 頂面；103、104、105、106、107、108 金屬膜；302、402、302a、 302e 金屬膜；201 蝕刻掩模；301、401 犧牲層；600 尖頂型探頭制造裝置；601 掩模配置 部；602 錐臺形成部；603 各向同性蝕刻控制部；604 金屬膜成膜部；dl、d2 金屬膜的膜 厚；D301 相對于側(cè)面102b垂直的方向；D303 側(cè)面102a的觀察方向；D401 相對于側(cè)面 102a垂直的方向D403 側(cè)面102b的觀察方向。
具體實施例方式(實施方式1)下面，參照圖1至圖5，對本發(fā)明所涉及的尖頂型探頭制造方法的第一實施方式進 行說明。圖1表示本發(fā)明的實施方式1中的尖頂型探頭的概略圖。圖1的(a)是立體圖，圖 1的(b)是俯視圖。在光學(xué)透明的基板101上配置有四棱錐臺102，四棱錐臺102具有側(cè)面 102a (在圖1中被金屬膜103遮擋而觀察不到)、102b (在圖1中被金屬膜104遮擋而觀察 不到)、102c、102d以及頂面102e?；?01采用石英玻璃等。側(cè)面102a和側(cè)面102b相互 對置配置，此外側(cè)面102c和側(cè)面102d也相互對置配置。在側(cè)面102a上形成有金屬膜103， 在側(cè)面102b上形成有金屬膜104。金屬膜103、104是具有預(yù)定功能的金屬膜(磁性材料、 相對于預(yù)定波長的光具有遮擋功能的材料、或者通過照射預(yù)定波長的光而產(chǎn)生等離子體激 元的材料)，并且均采用幾納米至幾百納米的膜厚。該金屬膜103和金屬膜104形成了所謂 的蝴蝶結(jié)天線。此外，在側(cè)面102c和102d上也可以形成具有所述預(yù)定功能的金屬膜，還可以是在 金屬膜103和104與側(cè)面102a和102b之間形成具有所述預(yù)定功能的金屬膜的形狀。頂面102e為長方形，設(shè)與側(cè)面102a和側(cè)面102b相接觸的邊的長度為dl，設(shè)與側(cè) 面102c和側(cè)面102d相接觸的邊的長度為gl。側(cè)面102a和側(cè)面102b上的金屬膜103和金 屬膜104在頂面102e附近具有尖銳的形狀，其尖銳度用dl表示。此外，金屬膜103和金屬 膜104在頂面102e附近具有間隙，該間隙的大小用gl表示。dl、gl的值均為大約幾納米 到幾百納米。圖2是表示本發(fā)明的實施方式1中的尖頂型探頭的四棱錐臺102的制造方法的剖 視圖。圖2左側(cè)表示截斷圖1中的側(cè)面102a、側(cè)面102b以及頂面102e的沿AA，線的剖視 圖，圖2右側(cè)表示截斷側(cè)面102c、側(cè)面102d以及頂面102e的沿BB，線的剖視圖。首先，如步驟S201所示，在基板101的上表面形成蝕刻掩模201。蝕刻掩模201是 利用光刻法加工而成的光致抗蝕劑薄膜。蝕刻掩模201為長方形，其兩條邊的長度為g2。 其余兩條邊的長度為d2。接著，如步驟S202所示，進行基板101的蝕刻。蝕刻既可以是濕式蝕刻也可以是干式蝕刻，但必須是各向同性蝕刻。例如，若基板101為石英玻璃，則可以采用基于氫氟酸溶 液的濕式蝕刻。通過基板101的蝕刻，在蝕刻掩模201的下方形成尖頂型的四棱錐臺102。此處重要的是dl和gl之比與蝕刻掩模201的邊的長度d2和g2之比相等。通 過調(diào)整蝕刻掩模201的縱橫比和基板101的蝕刻量，能夠控制dl和gl各自的尺寸。另外，關(guān)于停止各向同性蝕刻的時機，如下所述?？梢耘e出以下等時機(1)基于 實施各向同性蝕刻的時間達到相對于頂面的尺寸所確定的蝕刻時間，來停止各向同性蝕 刻；或者(2)基于透過蝕刻掩模的光量達到預(yù)定量，來停止各向同性蝕刻。圖3和圖4表示在四棱錐臺102的側(cè)面102a和102b上形成金屬膜103和104的 方法的剖視圖。圖3的(a)是表示在四棱錐臺102的側(cè)面102a上形成金屬膜103的方法的剖視 圖，圖3的(b)是圖3的(a)的S303中的D303方向的側(cè)視圖。此外，圖4的(a)是表示在四棱錐臺102的側(cè)面102b上形成金屬膜104的方法的 剖視圖，圖4的(b)是圖4的(a)的S403中的D403方向的側(cè)視圖。首先，在蝕刻掩模201載置于頂面102e上的狀態(tài)下，如步驟S301所示，在側(cè)面 102b上，從相對于側(cè)面102b垂直的方向D301采用噴涂法等具有指向性的樹脂膜形成方法 形成犧牲層301。此時，犧牲層301不僅形成于側(cè)面102b，也形成于與側(cè)面102b相鄰的側(cè)面 102c和側(cè)面102d上。得益于成膜方法的指向性，在與側(cè)面102b對置的側(cè)面102a上不形成 犧牲層301。犧牲層301由光致抗蝕劑等樹脂膜形成，其膜厚為幾十納米到幾微米(ym)。 犧牲層301也可以是通過具有指向性的真空蒸鍍法等而形成的金屬膜。接著，如步驟S302所示，使用濺射法等能夠控制相對于基板101的指向性的成膜 方法，在側(cè)面102a上形成金屬膜302。此時，金屬膜302不僅形成在側(cè)面102a上，也形成在 載置于側(cè)面102c、102d的犧牲層301上。接著，如步驟S303所示，使用丙酮等有機溶劑剝離犧牲層301。此外，若在此時附 加超聲波，則能夠更容易地剝離犧牲層301。此時，載置于犧牲層301的金屬膜302也被剝 離，從而能夠在側(cè)面102a上形成金屬膜103。此外，在使用金屬的犧牲層301的情況下，可 以使用該金屬的腐蝕劑來進行剝離，因此同樣能夠在側(cè)面102a上形成金屬膜103。接著，如圖4的步驟S401所示，在金屬膜103上，從相對于側(cè)面102a垂直的方向 D401采用噴涂法等具有指向性的光致抗蝕劑形成方法來形成犧牲層401。此時，犧牲層401 不僅形成于金屬膜103上，也形成于側(cè)面102c和側(cè)面102d上。得益于成膜方法的指向性， 在與側(cè)面102a對置的側(cè)面102b上不形成犧牲層401。犧牲層401由光致抗蝕劑形成，其膜 厚為幾十納米到幾微米。犧牲層401也可以是通過具有指向性的真空蒸鍍法等而形成的金 屬膜。接著，如步驟S402所示，使用濺射法等能夠控制相對于基板101的指向性的成膜 方法，在側(cè)面102b上形成金屬膜402。此時，金屬膜402不僅形成在側(cè)面102b上，也形成在 載置于側(cè)面102c和側(cè)面102d的犧牲層401上。接著，如步驟S403所示，使用丙酮等有機溶劑剝離犧牲層401。此外，若在此時附 加超聲波，則能夠更容易地剝離犧牲層401。此時，載置于犧牲層401的金屬膜402也被剝 離，從而能夠在側(cè)面102b上形成金屬膜104。此外，在使用金屬的犧牲層401的情況下，可 以使用該金屬的腐蝕劑來進行剝離，因此同樣能夠在側(cè)面102b上形成金屬膜104。
接著，作為最后的工序，除去蝕刻掩模201。由此，如步驟S404所示，在尖頂型的四 棱錐臺102的側(cè)面102a和102b上形成蝴蝶結(jié)天線形狀的金屬膜103和104。在除去蝕刻 掩模201時，使用丙酮等有機溶劑或發(fā)煙硝酸等。當(dāng)除去蝕刻掩模201時，四棱錐臺102的 頂面102e露出。如上所述，頂面102e為長方形，其一條邊長度為dl，垂直的另一條邊的長 度為gl。此處，當(dāng)在蝕刻掩模201載置在頂面102e上的狀態(tài)下使用濺射法等能夠控制指向 性的成膜方法的情況下，如圖5的(a)所示，能夠加工成使金屬膜103或104的膜厚隨著朝 向所述錐臺的頂面102e的方向而逐漸變薄。在圖3的S302和圖4的S402中進行的金屬 膜103和104的成膜工序中，提高金屬膜103或104的成膜時的粒子相對于基板101的指 向性。即，從蝕刻掩模201的配置有基板101的一側(cè)的相反側(cè)，使粒子沿著相對于基板101 垂直的方向朝向基板101行進，以提高粒子的直進性。然后，通過降低進入到蝕刻掩模201 與側(cè)面102a或102b之間的成膜粒子的蔓延性(回>9込 性)，能夠使金屬膜103或104逐 漸變薄。相反，如圖5的(b)所示，降低形成金屬膜103或104的粒子相對于基板101的指 向性。即，減弱粒子的直進性。然后，若提高進入到蝕刻掩模201與側(cè)面102a或102b之間 的成膜粒子的蔓延性，則能夠形成隨著朝向所述錐臺的頂面102e的方向而具有大致相同 膜厚的金屬膜103或104。此處，關(guān)于提高粒子的指向性的方法，列舉出以下等方法(1)縮短通過濺射而釋 放出成膜粒子的靶(未圖示)與基板101之間的距離；(2)降低施加于靶(未圖示)的濺 射電壓；(3)降低濺射中使用的Ar (氬)等稀有氣體的壓力。既可以使用⑴ (3)中的 任意一種方法，也可以使用(1) (3)中的任意方法的組合。在上述四棱錐臺102的加工方法中，通過僅改變蝕刻掩模201的形狀，也可以形成 三棱錐臺、多棱錐臺或圓錐臺，此外，可以使用與加工金屬膜103和104的方法類似的方法 來在三棱錐臺、多棱錐臺或圓錐臺的側(cè)面上形成金屬膜。此外，當(dāng)在蝕刻掩模201載置在頂面102e上的狀態(tài)下使用了形成犧牲層301和 401以及金屬膜302和402、并形成金屬膜103和104的加工方法的情況下，能夠在加工出四 棱錐臺102后直接形成金屬膜103和104，因此省去了以往那樣的、使在金屬膜103和104 的成膜時載置于頂面102e上的蝕刻掩模再次形成抗蝕圖案的工序等，減少了加工中的工 序數(shù)量，提高了加工效率，因此適于大量生產(chǎn)和批量化生產(chǎn)。此外，若是像以往那樣的蝕刻掩模201未載置于頂面102e上的情況，則金屬膜302 和402還成膜在頂面102e上，即使通過剝離而除去了金屬膜302和402，在頂面102e的附 近也會因金屬膜302和402未被完全剝離而留下殘渣。但是，若是蝕刻掩模201載置于頂 面102e上的狀態(tài)，則在頂面102e上不會形成金屬膜302和402，因此在剝離后也不會有所 述殘渣留在頂面102e附近。因此，無需使用FIB (Focused Ion Beam 聚焦離子束)或研磨 等方法來除去所述殘渣，從而提高了加工效率，因此適于大量生產(chǎn)和批量化生產(chǎn)。在將利用該加工方法形成的尖頂型探頭作為近場光產(chǎn)生元件來使用的情況下，只 要使金屬膜103和104為相對于預(yù)定波長的光具有遮光功能的材料、或者通過照射預(yù)定波 長的光來產(chǎn)生等離子體激元的材料即可。此外，由于能夠獲得沒有所述殘渣等附著的頂面 102e，所以SN比(信噪比)提高，由此在頂面102e上產(chǎn)生的近場光的產(chǎn)生效率提高，能夠 制造出高效率且高分辨率的近場光產(chǎn)生元件。此外，在作為混合磁記錄探頭使用的情況下，能夠提高近場光的產(chǎn)生效率，并且能夠正確地控制成為磁極的金屬膜103和104之間的間 隙距離，能夠提高記錄磁場的產(chǎn)生效率。此外，能夠進一步縮短或高精度地控制記錄介質(zhì)和 所述探頭之間的距離(浮起高度)，能夠?qū)崿F(xiàn)高密度的磁記錄。此外，在使用金屬膜103或104作為主磁極的情況下，僅通過使用一回成膜工序， 就能夠使所述金屬膜的膜厚隨著朝向所述錐臺的頂面102e的方向而逐漸變薄，因此即使 不使用FIB (Focused Ion Beam 聚焦離子束)等極高的加工方法，也能夠很簡便地使頂面 102e附近的金屬膜的膜厚變薄而達到幾納米至幾十納米，適于大量生產(chǎn)和批量生產(chǎn)。另外， 由于能夠在頂面102e的附近產(chǎn)生強力且微細的記錄磁場光點，因此，適合作為高密度的磁 記錄用的探頭。(實施方式2)接下來，參照圖6和圖7，對本發(fā)明所涉及的尖頂型探頭制造方法的第二實施方式 進行說明。另外，在該第二實施方式中，對于與第一實施方式中的結(jié)構(gòu)要素相同的部分，標(biāo) 以同一標(biāo)號并省略其說明。圖6是表示本發(fā)明的實施方式2中的尖頂型探頭的四棱錐臺102的制造方法的剖 視圖。圖6左側(cè)表示截斷圖1中的側(cè)面102a、側(cè)面102b以及頂面102e的沿AA，線的剖視 圖，圖6右側(cè)表示截斷側(cè)面102c、側(cè)面102d以及頂面102e的沿BB，線的剖視圖。首先，步驟S601和S602所示的結(jié)構(gòu)可以使用與圖3中的S201和S202所示的結(jié)構(gòu) 的制造方法相同的方法(使用氫氟酸溶液進行各向同性蝕刻的方法)來進行加工。然后， 改變氫氟酸溶液的濃度，進一步進行各向同性蝕刻，由此能夠加工出如S603所示的四棱錐 臺102，該四棱錐臺102具有相對于側(cè)面102a和102b改變了角度的新的側(cè)面1002a、1002b、 1002c和1002d。其通過使所述濃度改變后的氫氟酸溶液從蝕刻掩模201與基板之間的接 觸面(頂面102e)的輪廓102f滲透來形成所述側(cè)面1002a、1002b、1002c和1002d。此外，所述氫氟酸溶液可以使用混合了氟化銨等的緩沖氫氟酸溶液(BHF)，關(guān)于所 述濃度改變后的氫氟酸溶液，通過使用提高了該溶液中的氟化銨的混合率的溶液，能夠容 易地形成所述側(cè)面1002a、1002b、1002c和1002d。由此，在蝕刻掩模201的下方形成了具有角度不同的側(cè)面的尖頂型的四棱錐臺 102。圖7表示在四棱錐臺102的側(cè)面102a、1002a、102b和1002b上形成金屬膜103和 104的方法的剖視圖。圖7的(a)是表示在四棱錐臺102的側(cè)面102a和1002a上形成有金 屬膜103的結(jié)構(gòu)的剖視圖。S701的金屬膜103使用與在圖3的(a)的S301至S303中使用 的成膜方法相同的方法。通過控制金屬膜103的成膜粒子的指向性，所述成膜粒子不僅蔓 延到側(cè)面102a上，而且還蔓延到蝕刻掩模201與側(cè)面1002a之間，從而在側(cè)面1002a上也 能夠容易地形成金屬膜103。此外，關(guān)于S702的金屬膜104，也可以利用與所述S701中的金屬膜103的成膜方 法相同的方法來形成。此時，在蝕刻掩模201與側(cè)面1002a或1002b之間，所述成膜粒子的 蔓延性降低，因此側(cè)面1002a或1002b上的金屬膜的膜厚與形成在側(cè)面102a或102b上的
金屬膜的膜厚相比非常薄。最后，通過除去蝕刻掩模201，能夠加工出如圖7的(b)所示的尖頂型探頭，該尖頂 型探頭中，在四棱錐臺102的側(cè)面102a、1002a、102b、1002b上形成有蝴蝶結(jié)天線形狀的金屬膜103和104。由于在蝕刻掩模201載置于頂面102e上的狀態(tài)下形成圖7的(b)所示的金屬膜 103和104，因此該金屬膜103和104的膜厚隨著朝向錐臺102的頂面102e的方向而逐漸 變薄，但與圖5的(a)所示的金屬膜103和104相比，能夠使其膜厚的變化率更大。例如， 相對于膜厚dl為幾微米以上，膜厚d2能夠形成為幾十納米以下。由此，圖7的(b)所示的尖頂型探頭具有與圖5的(a)和(b)所示的尖頂型探頭 所具有的功能和效果相同的功能和效果，并且能夠在頂面102e附近產(chǎn)生更加強烈且微細 的記錄磁場點，因此適合用作高密度磁記錄用探頭。(實施方式3)接下來，參照圖8，對本發(fā)明所涉及的尖頂型探頭制造方法的第三實施方式進行說 明。另外，在該第三實施方式中，對于與第一和第二實施方式中的結(jié)構(gòu)要素相同的部分，標(biāo) 以同一標(biāo)號并省略其說明。圖8表示本發(fā)明的實施方式3中的尖頂型探頭的多種結(jié)構(gòu)的剖視圖。圖8的(a) 和(b)所示的四棱錐臺102以及金屬膜103和104可以使用與實施方式1和2所示的四棱 錐臺102和四棱錐臺102的制造方法相同的方法來制造。具體來說，圖8的(a)和(b)所 示的金屬膜103和104的膜厚不同。能夠使用以下方法將圖8的(a)和(b)所示的金屬膜 103的膜厚加工成隨著朝向錐臺102的頂面102e的方向而逐漸變薄，所述方式是與圖5的 (a)和圖7的(b)所示的金屬膜103或104的成膜方法相同的方法，是提高相對于基板101 的指向性并使進入到蝕刻掩模201與側(cè)面102a和1002a之間的成膜粒子的蔓延性降低的 方法。相反，通過降低成膜粒子相對于基板101的指向性并降低進入到蝕刻掩模201與 側(cè)面102b和1002b之間的成膜粒子的蔓延性，能夠?qū)D8的(a)和(b)所示的金屬膜104 形成為隨著朝向所述錐臺的頂面102e的方向具有大致相同的膜厚。在將圖8的(a)和(b)所示的尖頂型探頭作為磁記錄或混合磁記錄的探頭來使用 的情況下，通過將磁性膜103作為主磁極、并將磁性膜104作為副磁極來使用，具有第一和 第二實施方式所示的尖頂型探頭的效果和功能，并且能夠應(yīng)用于高密度的垂直磁記錄。(實施方式4)接下來，參照圖9，對本發(fā)明所涉及的尖頂型探頭制造方法的第四實施方式進行說 明。另外，在該第四實施方式中，對于與第一至第三實施方式中的結(jié)構(gòu)要素相同的部分，標(biāo) 以同一標(biāo)號并省略其說明。圖9是表示本發(fā)明的實施方式4中的尖頂型探頭的頂面102e及其附近的側(cè)面的 俯視圖。圖9的(a)和(b)所示的四棱錐臺102和所有的金屬膜可以通過與實施方式1、2 和3所示的四棱錐臺102和金屬膜103、104的制造方向相同的方法來制造。具體來說，圖 9的(a)所示的結(jié)構(gòu)在圖4中的S404和圖7的(b)所示的探頭結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，還可以在錐 臺102的側(cè)面102c和102d上形成金屬膜105和106。所述金屬膜105和106的形成方法 是與圖4和圖7所示的金屬膜103和104的形成方法相同的方法。例如，當(dāng)在側(cè)面102d和 金屬膜103、104上形成了犧牲層301后，在金屬膜103和104上、包括側(cè)面102c上形成預(yù) 定目的的金屬膜。接著，通過與實施方式1、2和3所示的方法相同的方法進行剝離，由此能 夠僅在側(cè)面102c上殘留金屬膜105。此外，金屬膜106的形成方法與所述金屬膜105的形成方法相同。此外，圖9所示的探頭結(jié)構(gòu)具有與實施方式1、2和3所示的探頭結(jié)構(gòu)相同的功能 和效果，并且圖9的(a)所示的探頭結(jié)構(gòu)的特征在于，在四棱錐臺102的所有的側(cè)面上形成 有金屬膜，例如，使所有的金屬膜為相對于預(yù)定波長的光具有遮光功能的材料、或者為通過 照射預(yù)定波長的光而產(chǎn)生等離子體激元的材料，由此，能夠使導(dǎo)入的光進一步會聚而產(chǎn)生 高效率的近場光或等離子體激元，能夠?qū)崿F(xiàn)高效率的近場光產(chǎn)生探頭。此外，通過使金屬膜 103和104為磁性材料，并使金屬膜105和106為具有所述遮光功能的材料、或者為產(chǎn)生等 離子體激元的材料，能夠作為高效率的混合磁記錄探頭來應(yīng)用。此外，圖9的(b)所示的探頭結(jié)構(gòu)的特征在于，在圖9的(a)所示的結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上， 在金屬膜103和104上形成有由其它材質(zhì)構(gòu)成的金屬膜107、108。其形成方法與形成金屬 膜103、104的方法相同。例如，可以使金屬膜103、104、105和106為具有所述遮光功能的 材料、或者為產(chǎn)生所述等離子體激元的材料，也可以是這樣的組合金屬膜103和104是具 有所述遮光功能的材料，而金屬膜105和106是產(chǎn)生所述等離子體激元的材料。由此，在金 屬膜107和108為磁性材料的情況下，通過圖9的(a)所示的探頭結(jié)構(gòu)，能夠?qū)崿F(xiàn)更高效率 的近場光產(chǎn)生探頭，因此能夠作為高效率的混合磁記錄探頭來應(yīng)用。(實施方式5)接下來，參照圖10，對本發(fā)明所涉及的尖頂型探頭制造方法的第五實施方式進行 說明。另外，在該第五實施方式中，對于與第一至第四實施方式中的結(jié)構(gòu)要素相同的部分， 標(biāo)以同一標(biāo)號并省略其說明。圖10表示本發(fā)明的實施方式5中的尖頂型探頭的剖視圖。圖10所示的尖頂型 探頭是在同一基板101上加工出多個四棱錐臺102和502的結(jié)構(gòu)。該四棱錐臺102和502 的加工方法與加工圖2或圖6所示的四棱錐臺102的方法相同，但是，既可以同時形成錐臺 102和502，也可以分別形成錐臺102和502。不管哪一種錐臺，都能夠通過在蝕刻掩模載置于頂面102e和502e上的狀態(tài)下使 用與實施方式1至4所示的金屬膜的形成方法相同的方法，來形成具有多種結(jié)構(gòu)、功能或組 合的金屬膜。圖10所示的探頭結(jié)構(gòu)具有與實施方式1至4所示的探頭結(jié)構(gòu)相同的功能和效果， 并且圖10所示的探頭結(jié)構(gòu)的特征在于，使由錐臺102構(gòu)成的探頭的金屬膜103和104為具 有所述遮光功能的材料、或者為產(chǎn)生所述等離子體激元的材料，并使由錐臺502構(gòu)成的探 頭的金屬膜503 (主磁極)和504 (副磁極)為磁性材料，由此能夠分別作為近場光產(chǎn)生元 件的探頭和混合磁記錄的探頭來使用。此外，使由錐臺102構(gòu)成的探頭的金屬膜103為磁性材料，使金屬膜104為具有所 述遮光功能的材料、或者為產(chǎn)生所述等離子體激元的材料，并使由錐臺502構(gòu)成的探頭的 金屬膜503和504為磁性材料，由此，能夠作為以金屬膜103為主磁極、以金屬膜503和504 為副磁極的混合磁記錄用的探頭來應(yīng)用。如上所述，通過在錐臺102或502的側(cè)面上以各種各樣的組合形成磁性材料、具有 所述遮光功能的材料、或產(chǎn)生所述等離子體激元的材料，能夠作為高效率的近場光產(chǎn)生探 頭或混合磁記錄用探頭來應(yīng)用。另外，本發(fā)明當(dāng)然不限定于各實施方式。具體來說，本發(fā)明也可以是使用各實施方式中記載的尖頂型探頭制造方法的尖頂型探頭制造裝置。 另外，本發(fā)明也可以應(yīng)用于具有下述結(jié)構(gòu)要素的尖頂型探頭制造裝置。具體來說， 如圖11所示，尖頂型探頭制造裝置600具有掩模配置部601、錐臺形成部602、各向同性蝕 刻控制部603以及金屬膜成膜部604。掩模配置部601將形狀與頂面102e相似的蝕刻掩模 201配置在基板101上(參照圖2)。錐臺形成部602通過使用蝕刻掩模201對基板101進 行各向同性蝕刻來形成錐臺102 (參照圖2)。各向同性蝕刻控制部603在頂面102e的面積 達到能夠生成近場的面積的情況下對錐臺形成部602進行指示，以停止各向同性蝕刻(參 照圖2)。金屬膜成膜部604通過使成膜粒子蔓延到蝕刻掩模201和側(cè)面102e之間并附著 于錐臺102來形成金屬膜(參照圖3)。此外，掩模配置部601、錐臺形成部602、各向同性蝕 刻控制部603以及金屬膜成膜部604能夠?qū)嵤┰谏鲜龈鲗嵤┓绞街姓f明過的工序，而關(guān)于 其詳細內(nèi)容如前所述，因而省略。
權(quán)利要求
一種尖頂型探頭制造方法，其是用于制造尖頂型探頭的尖頂型探頭制造方法，在所述尖頂型探頭中，在由頂面和側(cè)面構(gòu)成的錐臺的所述側(cè)面上具有金屬膜，并且從所述頂面生成近場，所述尖頂型探頭制造方法的特征在于，該尖頂型探頭制造方法包括以下工序?qū)⑿螤钆c所述頂面相似的蝕刻掩模形成在基板上的工序；通過使用所述蝕刻掩模對所述基板進行各向同性蝕刻來形成所述錐臺的工序；在所述頂面的面積達到能夠生成所述近場的面積的情況下停止所述各向同性蝕刻的工序；以及通過使成膜粒子蔓延到所述蝕刻掩模和所述側(cè)面之間并附著于所述錐臺來形成所述金屬膜的工序。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的尖頂型探頭制造方法，其特征在于，在形成所述錐臺的工序中，包括使各向同性蝕刻從所述蝕刻掩模與所述基板之間的接 觸面的輪廓進入的工序。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的尖頂型探頭制造方法，其特征在于，通過使所述各向同性蝕刻從所述蝕刻掩模與所述基板之間的接觸面的輪廓進入，所述 側(cè)面相對于所述頂面的角度隨著從所述錐臺的所述頂面朝向所述錐臺的根部而逐漸變化。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的尖頂型探頭制造方法，其特征在于，所述尖頂型探頭制造方法包括在所述側(cè)面中的至少一部分形成犧牲層的工序；在所述犧牲層的至少一部分上形成所述金屬膜，同時在所述側(cè)面中的未形成有所述犧 牲層的部分的至少一部分上形成所述金屬膜的其余部分的工序；以及除去所述犧牲層并且除去附著于所述犧牲層上的所述金屬膜的工序。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的尖頂型探頭制造方法，其特征在于，在形成所述金屬膜的工序中，通過控制所述成膜粒子相對于所述基板的指向性，所述 金屬膜的膜厚隨著從所述錐臺的根部朝向所述頂面而逐漸變薄。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的尖頂型探頭制造方法，其特征在于，在形成所述金屬膜的工序中，通過從所述蝕刻掩模的配置有所述基板的一側(cè)的相反 側(cè)，使所述成膜粒子沿著相對于所述基板垂直的方向行進至所述基板，所述金屬膜的膜厚 隨著從所述錐臺的根部朝向所述頂面而逐漸變薄。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的尖頂型探頭制造方法，其特征在于，在所述側(cè)面中的至少一個側(cè)面上形成的金屬膜由磁性材料構(gòu)成。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的尖頂型探頭制造方法，其特征在于，在所述側(cè)面中的至少一個側(cè)面上形成的金屬膜由相對于預(yù)定波長的光具有遮光功能 的材料構(gòu)成。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的尖頂型探頭制造方法，其特征在于，在所述側(cè)面中的至少一個側(cè)面上形成的金屬膜由通過照射預(yù)定波長的光而產(chǎn)生等離 子體激元的材料構(gòu)成。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的尖頂型探頭制造方法，其特征在于，在所述側(cè)面中的至少一個側(cè)面上形成的金屬膜由磁性材料構(gòu)成，將相對于預(yù)定波長的光具有遮光功能的材料、或者通過照射預(yù)定波長的光而產(chǎn)生等離子體激元的材料成膜在其 余的側(cè)面上。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的尖頂型探頭制造方法，其特征在于，在所述側(cè)面中的至少一個側(cè)面上形成的金屬膜由相對于預(yù)定波長的光具有遮光功能 的材料、或者通過照射預(yù)定波長的光而產(chǎn)生等離子體激元的材料構(gòu)成，將磁性材料成膜在 其余的側(cè)面上、具有所述遮光功能的材料上、或者產(chǎn)生所述等離子體激元的材料上。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的尖頂型探頭制造方法，其特征在于，使用形成所述錐臺的工序和形成所述金屬膜的工序，在同一所述基板上制造出多個所 述尖頂型探頭。
13.一種尖頂型探頭，其特征在于，該尖頂型探頭采用權(quán)利要求1至12中的任一項所述 的尖頂型探頭制造方法制造而成。
14.一種尖頂型探頭制造裝置，其特征在于，該尖頂型探頭制造裝置使用權(quán)利要求1至 12中的任一頂所述的尖頂型探頭制造方法。
15.一種尖頂型探頭制造裝置，其是用于制造尖頂型探頭的尖頂型探頭制造裝置，在所 述尖頂型探頭中，在由頂面和側(cè)面構(gòu)成的錐臺的所述側(cè)面上具有金屬膜，并且從所述頂面 生成近場，所述尖頂型探頭制造裝置的特征在于，所述尖頂型探頭制造裝置包括掩模配置部，其將形狀與所述頂面相似的蝕刻掩模配置在基板上；錐臺形成部，其通過使用所述蝕刻掩模對所述基板進行各向同性蝕刻來形成所述錐臺；各向同性蝕刻控制部，其在所述頂面的面積達到能夠生成所述近場的面積的情況下， 對所述錐臺形成部進行指示，以停止所述各向同性蝕刻；以及金屬膜成膜部，其通過使成膜粒子蔓延到所述蝕刻掩模和所述側(cè)面之間并附著于所述 錐臺來形成所述金屬膜。
全文摘要
本發(fā)明提供一種尖頂型探頭制造方法，其能夠容易且高效率地制造出尖頂型探頭。關(guān)于在由頂面和側(cè)面構(gòu)成的錐臺的所述側(cè)面上具有金屬膜的尖頂型探頭的制造方法，該尖頂型探頭制造方法包括以下工序?qū)⑿螤钆c所述頂面相似的蝕刻掩模形成在基板上的工序；通過以所述蝕刻掩模為掩模部件對所述基板進行各向同性蝕刻來形成所述錐臺的工序；在所述頂面的面積小于所述蝕刻掩模的面積后停止所述各向同性蝕刻的工序；以及通過使成膜粒子蔓延到所述蝕刻掩模和所述側(cè)面之間來形成所述金屬膜的工序。
文檔編號G11B5/31GK101952707SQ20098010598
公開日2011年1月19日 申請日期2009年2月18日 優(yōu)先權(quán)日2008年2月21日
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