JP2001266390A - 近視野記録再生用光ヘッド及びその製造方法 - Google Patents

近視野記録再生用光ヘッド及びその製造方法

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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【課題】 近視野記録再生用光ヘッドの構造及びその製
造方法を提供する。 【解決手段】 スライダー51上に、面発光レーザー6
1と、記録媒体から反射されて入射された光を受光する
光検出器71を含み、面発光レーザーの光出射領域に対
応する位置に入射光を集束させる第1レンズ層55と、
その中心部にホログラム91が形成されて面発光レーザ
ー側からのレンズ層を経た入射光は記録媒体に向かわ
せ、記録媒体から反射されて入射される光は光検出器に
向かわせる光路制御層90とを含み、面発光レーザー
は、屈折率の相異なる半導体物質が交互に積層され、活
性層65と導電型でドーピングされた2つのブラッグ反
射層63,67を含む。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は面発光レーザー(Ver
tical Cavity Surface Emitting Laser)及び光検出器な
どをスライダーに集積し、その上に薄膜積層技術を応用
して記録再生のための光学素子が直接成形された構造を
有して小型化した近視野記録再生用光ヘッド及びその製
造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】一般に、光磁気記録再生装置はレーザー
光源から出射されて集束照射された光によりキュリー温
度以上となって磁気的な性質を失った光磁気記録媒体に
磁界変調を通じて情報を記録し、該記録された情報を光
学的に再生する装置であって、HDDのような磁気記録再
生装置より高い記録密度を有する。
【0003】図1を参照するに、一般のスイングアーム
方式の記録再生装置は光を照射し、光ディスク1からの
反射光を受光できる光学要素を含む光学系と、ベース1
0に対して往復回転自在に設けられたスイングアーム2
1と、このスイングアーム21に回転駆動力を提供する
アクチュエータ23と、前記スイングアーム21に設け
られた光ヘッド30とを含んで構成される。
【0004】ここで、前記光ディスク1は光のみで情報
を記録再生する相変化ディスクのような光ディスクと、
光及び磁界変調により情報を記録再生する光磁気ディス
クとを含む。
【0005】前記光ヘッド30は、例えば図2及び図3
に示されたように、スイングアーム(図1の21)に弾力
的に連結されたサスペンション(図示せず)に設けられて
空気動圧により光磁気ディスク1'に対して摺動部25a
が所定のエアギャップだけ浮上がったまま光磁気ディス
ク1'のトラックをスキャン可能になったスライダー2
5と、このスライダー25に設けられて光学的に情報を
再生できるように光磁気ディスク1'に光スポットを形
成する対物レンズ31及び磁界変調のためのコイル3
7、39とを具備する。
【0006】前記コイル37、39は対物レンズ31と
光磁気ディスク1'との間に位置され、スライダー25
の一側に水平方向に設けられた一対のマグネチックポー
ル33、35に各々反対方向に巻かれている。前記一対
のマグネチックポール33、35は対物レンズ31を通
じて集束された光が通過できるように相互離隔して配置
されている。従って、前記コイル37、39に印加され
た電流の方向によって形成される水平磁界により光磁気
ディスク1'に情報を記録する。
【0007】このような構造の光ヘッド30は対物レン
ズ31の下部に水平方向に設けられたマグネチックポー
ル33、35にコイル37、39を巻取った構造を有す
るので小型化するのに限界があり、水平磁界による記録
により記録密度の効率と近視野記録の性能が低下される
問題点がある。
【0008】また、コイル37、39をマグネチックポ
ール33、35に巻き取ることによって組立性及びコス
ト、収率低下などで量産性に劣るという問題点がある。
【0009】図4は図2及び図3に示された光ヘッドの
問題点が改善された従来の光ヘッド30の例を示した図
であって、スライダー25の光磁気ディスクへの対向面
には空気より大きな屈折率を有する突出部46が形成さ
れている。コイル43は対物レンズ31により集束され
た光が通過できるように中空を有し、この中空にスライ
ダー25の突出部46が嵌め込まれたままスライダー2
5の光磁気ディスクへの対向面に付着されている。この
際、前記突出部46の高さはコイル43の高さに対応す
る。
【0010】このような構造の光ヘッドは図2及び図3
に示された構造に比べて小さく、垂直磁界による記録に
より記録密度が高い。しかし、スライダー25に突出部
46の構造を作ってから別に製作したコイル43を接着
すべき為、組立性に劣り、突出部46の構造を小型化し
にくい問題点がある。
【0011】また、図2乃至図4に示されたような従来
の光ヘッドは光ディスクに光を照射して光ディスクから
の反射光を受光するための光学系構造がアクチュエータ
23に搭載されるか、あるいは別に分離されて構成され
るために、記録再生装置の全体構造が複雑で体積が大き
く、組立工程が複雑な問題点がある。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】本発明は前記問題点を
勘案して案出されたものであって、面発光レーザー及び
光検出器などをスライダーに集積し、その上に薄膜積層
技術を応用して記録再生のための光学系を成形し、全体
構造を小型化して組立工程を単純化できる近視野記録再
生用光ヘッド及びその製造方法を提供することにその目
的がある。
【0013】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
の本発明に係る近視野記録再生用光ヘッドは、空気動圧
により浮上がったまま記録媒体上で動くスライダーと、
半導体物質層の積層方向に光を出射する面発光レーザー
と、前記面発光レーザーから照射され、記録媒体から反
射されて入射された光を受光する光検出器を含み、前記
スライダーの記録媒体に向かう面に形成された光素子モ
ジュールと、前記光素子モジュール上に光透過物質で積
層形成され、前記面発光レーザーの光出射領域に対応す
る位置に入射光を集束させる第1レンズを有する第1レ
ンズ層と、その中心部にホログラムが形成されて前記面
発光レーザー側から第1レンズ層を経た入射光は記録媒
体に向かわせ、記録媒体から反射されて入射される光は
前記光検出器に向かわせる光路制御層とを含み、前記面
発光レーザーは、屈折率の相異なる半導体物質が交互に
積層形成されて、導電型にドーピングされた第1ブラッ
グ反射層、前記第1ブラッグ反射層上に形成された活性
層、及び前記活性層上に屈折率の相異なる半導体物質が
交互に積層形成されて他導電型にドーピングされた第2
ブラッグ反射層を含む半導体積層構造を有し、前記第2
ブラッグ反射層上のウィンドウを通じて光を出射するこ
とを特徴とする。
【0014】本発明の特徴によれば、前記光路制御層の
ホログラムは同心円状にパターンが形成されており、前
記光検出器は前記面発光レーザーを取囲むドーナツ状に
前記面発光レーザーと一体に形成されている。
【0015】本発明の他の特徴によれば、前記光路制御
層のホログラムはストライプ状にパターンが形成されて
おり、前記光検出器は前記面発光レーザーの一側に備え
られる。
【0016】ここで、前記第1レンズ層の第1レンズ曲
面は拡散制御蝕刻により形成される。
【0017】一方、前記光路制御層の記録媒体に向かう
方向に相対的に高屈折率を有する物質よりなり、入射光
を集束させる第2レンズを有する第2レンズ層をさらに
具備することが望ましい。
【0018】また、前記第1レンズ層上に螺旋状に積層
形成された少なくとも1つのコイル層と、前記コイル層
の中心部への入射光を透過するように光透過物質よりな
って前記コイル層を覆って保護し、そのコイル層の隣接
部位の間を電気的に絶縁させる絶縁層を具備したコイル
部材とをさらに具備し、磁界変調により記録媒体に情報
を記録して光学的に情報を再生することが望ましい。
【0019】また、前記光路変換層のホログラムは一偏
光に対しては相対的に高い透過率を有し、他の偏光に対
しては相対的に高い回折効率を有する偏光ホログラムで
あり、前記光路変換層の記録媒体に向かう方向に透過す
る光の偏光を変える偏光変換層をさらに具備することが
望ましい。
【0020】一方、前記目的を達成するための本発明に
係る近視野記録再生用光ヘッドの製造方法は、基板を用
意する段階と、前記基板上に半導体物質層の積層方向に
光を出射する面発光レーザーと、前記面発光レーザーか
ら照射され、記録媒体から反射されて入射された光を受
光する光検出器を含む光素子モジュールを形成する段階
と、前記光素子モジュール上に光を透過させる物質で積
層形成され、前記面発光レーザーの光出射領域に対応す
る位置に入射光を集束させる第1レンズを有する第1レ
ンズ層を形成する段階と、その中心部にホログラムが形
成されて前記面発光レーザー側から第1レンズ層を経た
入射光は記録媒体に向かわせ、記録媒体から反射されて
入射される光は前記光検出器に向かわせる光路制御層を
形成する段階とを含むことを特徴とする。
【0021】ここで、第1レンズを有する第1レンズ層
を形成する段階は、前記光素子モジュール上に面発光レ
ーザーから出射された光を透過させる物質で第1レンズ
層を積層する段階と、前記第1レンズ層上に前記面発光
レーザーの光出射領域に対応する位置が開口された蝕刻
マスクを形成する段階と、化学蝕刻液に浸けて前記第1
レンズ層の前記開口に露出された部分を拡散制御蝕刻し
て第1レンズの曲面を形成する段階と、前記蝕刻マスク
を除去する段階とを含む。
【0022】一方、前記レンズ層上に螺旋状に積層形成
され、相互電気的に連結された少なくとも1つのコイル
層と、入射光を透過させるように光透過物質よりなって
前記コイル層を覆って保護し、該コイル層の隣接部位の
間を電気的に絶縁させる絶縁層を具備するコイル部材を
形成する段階をさらに具備することが望ましい。
【0023】また、前記光路制御層に形成されたホログ
ラムは偏光ホログラムであり、前記光路制御層の記録媒
体に向かう方向に透過する光の偏光を変える偏光変換層
を形成する段階をさらに具備することが望ましい。
【0024】また、前記コイル部材上に前記絶縁層の中
心部が露出されるように相対的に小さな開口を有する蝕
刻マスクを形成する段階と、前記開口に露出された絶縁
層部分を蝕刻して第2レンズの曲面を形成する段階と、
前記蝕刻マスクを除去する段階と、前記絶縁層上に該絶
縁層より相対的に高屈折率を有する物質で第2レンズ層
を形成する段階とをさらに具備することが望ましい。
【0025】
【発明の実施の形態】図5は本発明の一実施例に係る近
視野記録再生用光ヘッドを概略的に示す図である。ここ
で、図5は光磁気記録媒体を記録再生可能にコイル部材
を具備した光ヘッドを例示した図であって、光のみで情
報を記録再生する相変化ディスクのような光記録媒体専
用光ヘッドの場合には前記コイル部材を排除させればよ
い。
【0026】図面を参照するに、本発明の一実施例に係
る光ヘッド50はスライダー51と、前記スライダー5
1の記録媒体100の対向面に形成されてレーザー光を
記録媒体100に照射し、記録媒体100からの反射光
を受光するように光素子モジュール60と、前記光素子
モジュール60上に光を透過させる物質で積層形成さ
れ、第1マイクロレンズ55aを有する第1レンズ層5
5と、その中心部にホログラム91が形成されて入射光
の進行経路を変える光路制御層90と、磁界変調により
記録媒体100に情報を記録するコイル部材80を含ん
で構成される。ここで、前記記録媒体100は光のみで
情報を記録再生する相変化ディスクのような光記録媒体
と、光及び磁界変調により情報を記録再生する光磁気記
録媒体を含む。
【0027】前記スライダー51は、例えばスイングア
ーム方式の記録再生装置のスイングアーム(図1の21)
に弾力的に連結されたサスペンション(図示せず)に設け
られ、記録媒体100の回転時発生する空気動圧により
記録媒体100に対して所定のエアギャップだけ浮上が
った状態で記録媒体100のトラックをスキャンする。
【0028】前記光素子モジュール60は半導体物質層
の積層方向に光を出射する面発光レーザー61と、この
面発光レーザー61をドーナツ状に取囲む面発光レーザ
ー61と一体に形成された光検出器71よりなる。
【0029】前記面発光レーザー61は、第1ブラッグ
反射層63、活性層65及び第2ブラッグ反射層67よ
りなる半導体積層構造を有し、前記スライダー51と第
1ブラッグ反射層63との間に形成された第1電極62
と、前記第2ブラッグ反射層67上のウィンドウ69を
除いた領域に形成された第2電極68を含む構成を有す
る。
【0030】前記第1ブラッグ反射層63は屈折率の相
異なる半導体物質が交互に積層形成され、導電型、例え
ば、n型にドーピングされている。第2ブラッグ反射層
67は第1ブラッグ反射層63と同様に屈折率の相異な
る半導体物質が交互に積層形成され、第1ブラッグ反射
層63より相対的に少ない積層数を有する。そして、こ
の第2ブラッグ反射層67は第1ブラッグ反射層63と
は反対型、例えば、p型にドーピングされている。前記
活性層65は前記第1及び第2電極62、68を通じて
印加された電流により前記第1及び第2ブラッグ反射層
63、67から提供される電子とホールとの結合で光が
発生する領域である。
【0031】前述したような面発光レーザー61は活性
層65で第1及び第2ブラッグ反射層63、67の共振
条件に合う波長領域の光が誘導放出されて共振され、こ
の誘導放出されたレーザー光は第2ブラッグ反射層67
を透過し、第2電極68により限定されたウィンドウ6
9を通じて半導体物質層の積層方向に出射される。
【0032】前記光検出器71は前記面発光レーザー6
1をドーナツ状に取囲み、その少なくとも一部層が前記
面発光レーザー61と所定の間隔に離隔形成された第1
半導体物質層73と、前記第1半導体物質層73上に順
次に形成された第2及び第3半導体物質層75、77
と、前記第1半導体物質層73の一部に形成された第1
検出電極72と、前記第3半導体物質層77上の受光面
79を除いた領域に所定のパターンに形成された第2検
出電極78を含んで構成される。
【0033】この際、前記光検出器71はPIN型構造を
なすように、前記第1半導体物質層73は前記第2半導
体物質層75に隣接した少なくとも一部層が、例えばp
型にドーピングされており、前記第3半導体物質層77
は、例えばn型にドーピングされている。前記第2半導
体物質層75は前記受光面79を通じた入射光を吸収す
る吸収層である。
【0034】図5は前記第1半導体物質層73が前記面
発光レーザー61と同一な半導体積層構造を有する例を
示している。即ち、前記第1半導体物質層73は面発光
レーザー61のように、第1ブラッグ反射層63、活性
層65及び第2ブラッグ反射層67の構造よりなる。そ
して、光検出器71と前記面発光レーザー61との間に
は前記第1ブラッグ反射層63の一部の深さまで蝕刻に
よりトレンチ64が形成されている。そして、第1半導
体物質層73をなす第2ブラッグ反射層67の一部領域
は露出されており、この露出面に前記第1検出電極72
が形成されている。
【0035】前記光検出器71と面発光レーザー61は
前記トレンチ64及び第1半導体物質層73の活性層部
分により電流流れ経路が相互区分され、前記第1及び第
2電極62、68を通じて印加された電流は面発光レー
ザー61に流れ、第2半導体物質層75から光を吸収し
て発生された電流は第1及び第2検出電極72、78を
通じて光検出器71から出力される。
【0036】一方、前記第2半導体物質層75は、例え
ば前記面発光レーザー61の活性層65と略同一な半導
体物質及び厚さよりなる。また、前記第3半導体物質層
77は、例えば前記第1ブラッグ反射層63と略同一な
物質構成を有し、前記第1ブラッグ反射層63より相対
的に少ない積層数を有する。
【0037】従って、前述したように備えられた光素子
モジュール60の面発光レーザー61と光検出器71は
面発光レーザー61をなす半導体積層構造を応用して半
導体製造工程を通じて一体に製造されうる。
【0038】この際、前記光素子モジュール60は、ス
ライダー51上に半導体製造工程を通じて直接積層形成
されることが望ましく、別に製作された光素子モジュー
ル60をスライダー51上に集積したり、面発光レーザ
ー積層構造を有する母材を前記スライダーに集積した
後、蝕刻工程、光検出器の第2及び第3半導体物質層の
積層工程及び電極パターン工程を通じて前記光素子モジ
ュール60を形成することもできる。
【0039】一方、図6は前記光検出器71がエッジ検
出方式を用いて光磁気記録媒体100の情報信号を検出
できるようにトラック方向に2分割された構造を有する
実施例を示している。この際、前記光検出器71はエッ
ジ検出方式により光磁気記録媒体100の情報信号を検
出し、トラックキングエラー信号を検出できるようにト
ラック方向と半径方向とに各々2分割されて2×2の行
列配置よりなる4分割構造A、B、C、Dを有することが望
ましい。
【0040】光磁気記録媒体100の情報信号は受光領
域A、Bの和信号で残り受光領域C、Dの和信号を差動して
検出し、トラックキングエラー信号は受光領域A、Dの和
信号で残り受光領域B、Cの和信号を差動して検出する。
【0041】もちろん、本発明に係る光ヘッド50が相
変化型記録媒体100専用の場合には、前記光検出器7
1はトラック方向に分割された構造を有する必要がな
い。
【0042】ここで、部材番号53はスライダー51上
に形成された光素子モジュール60の周辺を包むモール
ディング層を示す。このモールディング層53は絶縁物
質よりなり、光素子モジュール60上に第1レンズ層5
5及び/またはコイル部材80の積層形成のための基底
層として使われる。
【0043】前記第1レンズ層55は光素子モジュール
60上に面発光レーザー61から出射される光波長を透
過させうる誘電体物質で形成され、面発光レーザー61
の光出射領域に対応する位置に入射光を集束させる第1
マイクロレンズ55aを具備する。前記第1マイクロレ
ンズ55aは第1レンズ層55を積層した後、その光出
射領域に対応する位置を臭素の拡散を用いた拡散制御蝕
刻により膨らんだ曲面に蝕刻することによって形成され
る。
【0044】ここで、前記第1レンズ層55は前記面発
光レーザー61から出射される光波長が650nmや68
0nm波長帯域の場合、InGaPで形成される。
【0045】図5において前記第1レンズ層55が光素
子モジュール60全体をカバーするように形成された例
を示したが、前記第1レンズ層55は図7に示されたよ
うに、面発光レーザー61の第2ブラッグ反射層67と
第2電極68との間に位置され、第1マイクロレンズ5
5aが面発光レーザー61のウィンドウ69領域に直接
形成されることもできる。
【0046】再び図5を参照するに、前記光路制御層9
0は誘電体物質よりなり、その中心部に記録媒体100
から反射されて入射される光が1次回折されて前記面発
光レーザー61の周辺にドーナツ状に形成された光検出
器71に向かうように同心円パターンに形成されたホロ
グラム91を具備する。
【0047】前記ホログラム91は記録媒体100から
反射されて入射された光が回折されて光検出器71に受
光可能な光学的幅を確保できるように、前記光素子モジ
ュール60及び第1レンズ層55から所定の間隔に離隔
して位置されることが望ましい。従って、本実施例では
前記光路制御層90をコイル部材80のコイル層81、
85の間に配置した。
【0048】この際、前記ホログラム91では入射光の
偏光状態によって透過効率及び回折効率を変えて記録媒
体100から反射されて入射される光に対して回折効率
の高い偏光ホログラム91を具備することが望ましい。
これは面発光レーザー61から出射される光は略一方向
に直線偏光された光なので、記録媒体100から反射さ
れた光がホログラム91により大きな光量に回折されて
光検出器71に向かわせるためである。
【0049】ここで、前記偏光ホログラム91は一偏光
に対しては相対的に高い透過率と低い回折効率を有し、
他の偏光に対しては相対的に低い透過率と高い回折効率
を有する。
【0050】一方、前述したように偏光ホログラム91
を具備する場合、前記光路制御層90の記録媒体100
に向かう方向には入射光の偏光を変える偏光変換層95
をさらに具備する。この偏光変換層95は屈折率異方性
を有する物質であって、相互直交する直線偏光の光の間
にλ/4(λ:面発光レーザー61から出射される光の波
長)だけ位相差を誘発させる厚さに形成されて4分の1
波長板として機能する。
【0051】従って、前記面発光レーザー61から出射
される光が大部分p偏光されており、前記偏光ホログラ
ム91がp偏光に対して相対的に高い透過率を有し、s偏
光に対して相対的に高い回折効率を有するなら、この面
発光レーザー61側からの入射光は前記偏光ホログラム
91を大部分直進透過する。この直進透過したp偏光の
光は前記偏光変換層95を経ながら1つの円偏光に変わ
って記録媒体100に照射される。この光は記録媒体1
00から反射されながら他の円偏光に変わり、再び偏光
変換層95を経ながらs偏光の光となる。そして、このs
偏光の光は前記偏光ホログラム91から大部分回折され
て面発光レーザー61の周辺にドーナツ状に配置された
光検出器71に向かうことになる。
【0052】従って、前述したように、光路制御手段が
偏光ホログラム91及び偏光変換層95よりなると、通
常のホログラム91を採用した場合に比べて1次に回折
される光の回折効率が高くて光検出効率が高められる。
【0053】前記コイル部材80は、螺旋状に積層形成
された少なくとも1つのコイル層81、85と、前記コ
イル層81、85を覆って保護し、そのコイル層81、
85の隣接した部位の間を電気的に絶縁させる絶縁層8
3、87を含んで構成される。前記コイル層81、85
は複数層が備えられることが望ましく、この複数のコイ
ル層81、85は相互電気的に直列連結されている。前
記絶縁層83、87は光を透過させるようにポリイミド
のようなポリマー材質よりなり、前記コイル部材80の
中心部にも塗布される。従って、コイル部材80の中心
部に入射される光を透過させるための別のメサ構造(図
4の46)を作る必要がない。
【0054】一方、前記コイル部材80の記録媒体10
0の対向面には絶縁層87より相対的に屈折率の高い物
質よりなり、光透過領域に対応する位置に第2マイクロ
レンズ57aを有する第2レンズ層57をさらに具備す
ることが望ましい。前記第2レンズ層57は屈折率が高
くて耐摩耗性に優れた物質よりなることが望ましい。例
えば、前記第2レンズ層57はSiN、ZnSiOのように屈
折率2.1以上の物質よりなる。
【0055】前記第2マイクロレンズ57aは固体含浸
レンズ(Solid Immersion Lens)であって、コイル部材8
0の中心部に位置した絶縁層87の表面を等方性蝕刻し
て半球形凹面を形成し、その絶縁層87上にこの絶縁層
87より相対的に高い屈折率を有する物質で第2レンズ
層57を積層形成する。
【0056】このように形成された第2マイクロレンズ
57aは面発光レーザー61から出射されて第1マイク
ロレンズ55aにより1次的に集束された光を再集束す
るので、記録媒体100に集束される光スポットを非常
に小さくできて単一集束レンズを採用した構造に比べて
情報記録再生密度を大きく高められる。
【0057】一方、前記第2レンズ層57の表面は研磨
により平坦化されたものが望ましく、記録媒体100の
回転によって発生する空気動圧によりスライダー51を
はじめとする本発明に係る光ヘッド50が浮上げる空気
軸受として使われる。代案として、スライダー51の記
録媒体100の対向面に別の空気軸受板を具備すること
もできる。
【0058】前述したような本発明の一実施例に係る光
ヘッド50は次のように作動する。
【0059】即ち、記録媒体100が回転しながら発生
される空気動圧により浮上がって第2レンズ層57の表
面と記録媒体100との間が所定のエアギャップをなす
状態で面発光レーザー61に電源を印加すれば、面発光
レーザー61からウィンドウ69を通じて出射された光
は第1レンズ層55に形成された第1マイクロレンズ5
5aにより一次的に集束される。この集束光はコイル部
材80の中心部に位置された絶縁層83、87、光路制
御層90及び偏光変換層95を透過し、第2マイクロレ
ンズ57aにより2次的に集束されて記録媒体100に
集束される。
【0060】記録媒体100からの反射光は前記光路制
御層90の偏光ホログラム91で回折され、面発光レー
ザー61の周辺にドーナツ状に形成された光検出器71
で検出される。
【0061】従って、前記記録媒体100として光磁気
記録媒体を採用する場合、記録媒体100に光を集束し
て光の照射部分がキュリー温度以上となって磁気的な性
質を失うことになるので、前記コイル部材80のコイル
層81、85に電源を印加して磁界を形成すれば、光の
照射部分の磁気的な性質が変化されて情報が記録され
る。
【0062】そして、情報再生時には光磁気記録媒体か
ら反射され、前記光路制御層90で回折されて入射され
た光を光検出器71で受光して情報再生信号を検出する
ことになる。
【0063】一方、本発明に係る光ヘッド50は前記記
録媒体100として光信号だけで情報を記録再生する相
変化ディスクのような光記録媒体を採用することもでき
る。
【0064】前述したような本発明の一実施例に係る図
5に示された光ヘッド50は光素子モジュール60及び
光路制御層90を含んだ光学系が薄膜積層技術などを応
用してスライダー51上に直接製作されるので、構造が
簡単でコンパクト化して、マイクロ記録再生装置に適し
ている。
【0065】以下、図8乃至図13を参照しながら面発
光レーザー61及び光検出器71が半導体製造工程を通
じてスライダー51上に直接に積層形成される場合を例
として、図5に示された光ヘッド50の製造方法の一実
施例を説明する。
【0066】まず、図8に示されたように、スライダー
51となる基板51'を用意する。この基板51'には後
続工程で形成される光素子モジュール60及び/または
コイル部材80に電源を印加できるように適切なリード
パターンが形成される。
【0067】次いで、図9に示されたように、用意され
た基板51'上に面発光レーザー61と、該面発光レー
ザー61を取囲むドーナツ状の光検出器71を含む光素
子モジュール60を半導体積層工程を通じて形成する。
【0068】例えば、前記基板51'上に第1電極62
を形成し、その上に順次に第1ブラッグ反射層63、活
性層65、第2ブラッグ反射層67を積層し、面発光レ
ーザー61の半導体積層構造及び光検出器71の第1半
導体物質層73構造を形成する。前記第1半導体物質層
73上に前記活性層65と略同一な半導体物質及び厚さ
よりなる第2半導体物質層75を積層形成し、この第2
半導体物質層75上に前記第1ブラッグ反射層63と略
同一な物質構成を有し、相対的に少ない積層数よりなる
第3半導体物質層77を積層形成する。
【0069】前記面発光レーザー61の周辺は第1ブラ
ッグ反射層63の一部の深さまで蝕刻して面発光レーザ
ー61部分と光検出器71部分とを相互絶縁させ、前記
光検出器71部分の第2ブラッグ反射層67の一部領域
が露出されるように該第2ブラッグ反射層67の少なく
とも一部の深さまで蝕刻する。
【0070】前記第2ブラッグ反射層67の露出された
部分に第1検出電極72を形成し、前記面発光レーザー
61部分の第2ブラッグ反射層67上のウィンドウ69
を除いた領域及び第3半導体物質層77の受光面79を
除いた領域に各々第2電極68と第2検出電極78とを
形成すればよい。
【0071】前述したように光素子モジュール60が形
成されると、この光素子モジュール60の周辺を図10
に示されたように絶縁物質でモールディングしてモール
ディング層53を形成する。このモールディングしてモ
ールディング層53は後続の第1レンズ層55またはコ
イル部材80を積層するための基底層である。
【0072】次いで、図11A乃至図11Dに示されたよ
うに、前記光素子モジュール60上に前記面発光レーザ
ー61から出射された光波長に対して透過率に優れた物
質で面発光レーザー61の光出射領域に対応する位置に
入射光を集束する第1マイクロレンズ55aを有する第
1レンズ層55を形成する。
【0073】即ち、まず、図11Aに示されたように前
記光素子モジュール60上に第1レンズ層55を積層
し、この積層された第1レンズ層55上に図11Bに示
されたように、面発光レーザー61の光出射領域に対応
する位置が開口56aされた蝕刻マスク56を形成す
る。それから、図11Cに示されたように蝕刻マスク5
6で覆われた第1レンズ層55を化学蝕刻液に所定時間
浸けて前記開口56aに露出された第1レンズ層55部
分を拡散制御蝕刻により凸状の第1マイクロレンズ55
aの曲面を形成する。そして、第1マイクロレンズ55a
の曲面蝕刻過程が完了されると、図11Dに示されたよ
うに前記蝕刻マスク56を除去する。
【0074】ここで、前記面発光レーザー61からの出
射光が、例えば、約650nmや680nmの波長帯域の場
合、前記第1レンズ層55はInGaPを積層して形成され
る。前記蝕刻マスク56はSiN、SiOよりなる絶縁
膜である。一方、前記化学蝕刻液として臭素成分を含む
蝕刻液、即ち、臭素蝕刻液を使用する。この臭素蝕刻液
に蝕刻マスク56が覆われた第1レンズ層55を浸ける
と、蝕刻する物質がなくて漂っていた臭素が拡散過程を
通じて蝕刻マスク56の開口56aまで移動して第1レ
ンズ層55を蝕刻する。この際、臭素が開口56aの中
心に到達する前に開口56aの縁部から先に露出された
第1レンズ層55の表面と会って蝕刻を通じて消耗され
る確率が、開口56aの中心部まで拡散されて蝕刻によ
り消耗される確率より高いために、開口56aの縁部が
中心部よりさらに深く蝕刻されて膨らんだ第1マイクロ
レンズ55aの曲面を形成することになる。
【0075】次いで、図12に示されたように前記第1
レンズ層55上に螺旋状に積層形成された第1及び第2
コイル層81、85と、前記第1及び第2コイル層8
1、85の中心部に入射される光を透過させるように光
透過物質、例えば、ポリイミドのようなポリマーよりな
り、前記第1及び第2コイル層81、85を覆って保護
し、該コイル層81、85の隣接した部位の間を電気的
に絶縁させる絶縁層83、87を具備するコイル部材8
0と、前記第1及び第2コイル層81、85の間に光透
過領域のコイル部材80の中心部に対応する部分にホロ
グラム91を有する光路制御層90を形成する。
【0076】光路制御層90を第1及び第2コイル層8
1、85の間に配置する場合には、絶縁層83で包まれ
た第1コイル層81を形成した後、光路制御層90を形
成し、この光路制御層90上に再び絶縁層87で包まれ
た第2コイル層85を形成する。
【0077】ここで、光路制御層90のホログラム91
が偏光ホログラムの場合、前記光路制御層90と第2コ
イル層85との間に4分の1波長板の機能を有する偏光
変換層95をさらに積層形成する。
【0078】以後、図13A乃至図13Cにコイル部材8
0の記録媒体100の対向面に第2マイクロレンズ57
a、即ち、固体含浸レンズを有する第2レンズ層57を
形成する。
【0079】即ち、まず、図13Aに示されたように、
前記コイル部材80の記録媒体100の対向面にそのコ
イル部材80の中心部に位置された絶縁層87が露出さ
れるように等方性蝕刻できるように十分に小さな開口5
8aを有する蝕刻マスク58を形成する。この際、前記
蝕刻マスク58は、例えば、Crのような金属で形成され
る。
【0080】それから、図13Bに示されたように、蝕
刻液、例えばポリマー蝕刻液で前記開口58aに露出さ
れた絶縁層87部分を蝕刻して第2マイクロレンズ57
aの曲面を形成する。この際、前記開口58aが小さくて
開口58aに露出された絶縁層87部分は等方性蝕刻さ
れるために、第2マイクロレンズ57aの曲面は半球形
である。
【0081】次いで、図13Cに示されたように蝕刻マ
スク58を除去し、前記絶縁層87より屈折率が高く、
耐摩耗性に優れたSiNまたはZnSiOのような誘電体物質
をコーティングして第2レンズ層57を積層すれば、絶
縁層87が半球形に蝕刻された領域に第2マイクロレン
ズ57a、即ち固体含浸レンズが形成される。
【0082】このように第2レンズ層57を形成した
後、前記第2レンズ層57の表面を研磨過程を通じて平
坦化し、前記基板51'をスライダー51単位に切断す
れば、図5に示されたような光ヘッド50の製造が完了
する。
【0083】図14は本発明の他の実施例に係る近視野
記録再生用光ヘッド50を概略的に示す図であって、図
5と同一な部材番号は実質的に同一な部材を示す。本実
施例は、光素子モジュール160の光検出器171が面
発光レーザー61の一側に配置され、記録媒体100か
ら反射された光を回折させて光検出器171に向かうよ
うに光路制御層190の中心部にストライプ状のホログ
ラム191パターンが形成された点にその特徴がある。
ここで、前記光検出器171は通常の半導体積層構造ま
たは図5に基づいて説明した本発明の一実施例のような
半導体積層構造を有することができる。
【0084】この際、光素子モジュール160をなす面
発光レーザー61及び光検出器171はスライダー51
上に半導体製造工程を通じて直接積層形成されるか、あ
るいは別に製作されてからスライダー51上に集積され
ることもできる。
【0085】その他、第1レンズ層55、コイル部材8
0、光路制御層190、偏光変換層95及び第2レンズ
層57などの構成及び製造工程については本発明の一実
施例の説明と同様なのでその詳細な説明は省略する。
【0086】前述したような本発明に係る近視野記録再
生用光ヘッドは、スライダー上に面発光レーザー及び光
検出器を形成し、その上にレンズ層と光路制御層及び/
またはコイル部材を薄膜積層技術を応用して直接成形し
た構造を有する。
【0087】
【発明の効果】前述したように、本発明に係る近視野記
録再生用光ヘッドは、記録再生のための光学系がスライ
ダーに一体化されているので、光ヘッドが小さいだけで
なく、従来のスライダーと別設された大きな光学系が除
去され、光ヘッドの動的特性が改善され、シークタイム
(seek time)が短縮できてマイクロ記録再生装置に適し
ている。
【0088】また、コイル部材を採用する場合にも、コ
イル部材が薄膜積層技術によりスライダーに積層形成さ
れるので、コイル部材の接着工程が省けて従来のような
別のメサ構造が不要である。
【0089】また、前述したような本発明による光ヘッ
ドは複数個を単一基板上に薄膜積層技術を用いて大量製
造されるので量産ができ、組立工程が単純化されてコス
トダウンができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】一般のスイングアーム方式の記録再生装置を概
略的に示す平面図である。
【図2】従来の光ヘッドの一例を示す図である。
【図3】図2のIII−III線の底面図である。
【図4】従来の光ヘッドの他の例を概略的に示す図であ
る。
【図5】本発明の一実施例に係る近視野記録再生用光ヘ
ッドを概略的に示す図である。
【図6】図5の光検出器部分を抜粋して示す斜視図であ
る。
【図7】本発明の近視野記録再生用光ヘッドの第1レン
ズ層が面発光レーザー上に直接形成された実施例を示す
図である。
【図8】図5に示された本発明に係る近視野記録再生用
光ヘッドの製造方法の望ましい実施例を示す図面であ
る。
【図9】図5に示された本発明に係る近視野記録再生用
光ヘッドの製造方法の望ましい実施例を示す図である。
【図10】図5に示された本発明に係る近視野記録再生
用光ヘッドの製造方法の望ましい実施例を示す図であ
る。
【図11A】第1レンズを有する第1レンズ層を形成す
る段階を示す図である。
【図11B】第1レンズを有する第1レンズ層を形成す
る段階を示す図である。
【図11C】第1レンズを有する第1レンズ層を形成す
る段階を示す図である。
【図11D】第1レンズを有する第1レンズ層を形成す
る段階を示す図である。
【図12】図5に示された本発明に係る近視野記録再生
用光ヘッドの製造方法の望ましい実施例を示す図であ
る。
【図13A】第2レンズを有する第2レンズ層を形成す
る段階を示す図である。
【図13B】第2レンズを有する第2レンズ層を形成す
る段階を示す図である。
【図13C】第2レンズを有する第2レンズ層を形成す
る段階を示す図である。
【図14】本発明の他の実施例に係る近視野記録再生用
光ヘッドを概略的に示す図である。
【符号の説明】
50 光ヘッド 51 スライダー 51’ 基板 53 モールディング 55 第1レンズ層 55a 第1マイクロレンズ 56、58 蝕刻マスク 56a、58a 開口 57 第2レンズ層 57a 第2マイクロレンズ 60、160 光素子モジュール 61 面発光レーザー 62 第1電極 63 第1ブラッグ反射層 64 トレンチ 65 活性層 67 第2ブラッグ反射層 68 第2電極 69 ウィンドウ 71、171 光検出器 72 第1検出電極 73 第1半導体物質層 75 第2半導体物質層 77 第3半導体物質層 78 第2検出電極 79 受光面 80 コイル部材 81 第1コイル層 83、87 絶縁層 85 第2コイル層 90、190 光路制御層 91、191 ホログラム 95 偏向変換層 100 記録媒体
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) G11B 11/105 551 G11B 11/105 551N 551T 566 566C 566E H01S 5/022 H01S 5/022 5/183 5/183

Claims (23)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 空気動圧により浮上がったまま記録媒体
    上で動くスライダーと、 半導体物質層の積層方向に光を出射する面発光レーザー
    と、前記面発光レーザーから照射され、記録媒体から反
    射されて入射された光を受光する光検出器を含み、前記
    スライダーの記録媒体に向かう面に形成された光素子モ
    ジュールと、 前記光素子モジュール上に光透過物質で積層形成され、
    前記面発光レーザーの光出射領域に対応する位置に入射
    光を集束させる第1レンズを有する第1レンズ層と、 その中心部にホログラムが形成されて前記面発光レーザ
    ー側から第1レンズ層を経た入射光は記録媒体に向かわ
    せ、記録媒体から反射されて入射される光は前記光検出
    器に向かわせる光路制御層とを含み、 前記面発光レーザーは、屈折率の相異なる半導体物質が
    交互に積層形成されて、導電型でドーピングされた第1
    ブラッグ反射層、前記第1ブラッグ反射層上に形成され
    た活性層、及び前記活性層上に屈折率の相異なる半導体
    物質が交互に積層形成されて他導電型でドーピングされ
    た第2ブラッグ反射層を含む半導体積層構造を有し、前
    記第2ブラッグ反射層上のウィンドウを通じて光を出射
    することを特徴とする近視野記録再生用光ヘッド。
  2. 【請求項2】 前記光路制御層のホログラムは同心円状
    のパターンが形成されており、 前記光検出器は前記面発光レーザーを取囲むドーナツ状
    に前記面発光レーザーと一体に形成されたことを特徴と
    する請求項1に記載の近視野記録再生用光ヘッド。
  3. 【請求項3】 前記面発光レーザーは、 前記スライダーと第1ブラッグ反射層との間に形成され
    た第1電極と、前記第2ブラッグ反射層上のウィンドウ
    を除いた領域に所定のパターンに形成された第2電極を
    有し、 前記光検出器は、前記面発光レーザーを取囲む構造であ
    って少なくとも一部層が前記面発光レーザーと所定の間
    隔に離隔形成された第1半導体物質層と、前記第1半導
    体物質層上に形成されて入射光を吸収する第2半導体物
    質層と、前記第2半導体物質層上に形成された第3半導
    体物質層と、前記第1半導体物質層の一部領域に電気的
    に連結された第1検出電極と、前記第3半導体物質層上
    の受光面を除いた領域に所定のパターンに形成された第
    2検出電極とを含むことを特徴とする請求項2に記載の
    近視野記録再生用光ヘッド。
  4. 【請求項4】 前記光検出器の第1半導体物質層は、 前記面発光レーザーと同一な積層構造を有し、前記第1
    ブラッグ反射層の一部層から前記面発光レーザーと離隔
    して形成されたことを特徴とする請求項3に記載の近視
    野記録再生用光ヘッド。
  5. 【請求項5】 前記光検出器の第2半導体物質層は前記
    面発光レーザーの活性層と略同一な半導体物質及び厚さ
    からなり、 前記第3半導体物質層は前記第1ブラッグ反射層と略同
    一な物質構成を有し、前記第1ブラッグ反射層より相対
    的に少ない積層数を有することを特徴とする請求項3に
    記載の近視野記録再生用光ヘッド。
  6. 【請求項6】 前記光路制御層のホログラムはストライ
    プ状のパターンが形成されており、 前記光検出器は前記面発光レーザーの一側に備えたこと
    を特徴とする請求項1に記載の近視野記録再生用光ヘッ
    ド。
  7. 【請求項7】 前記第1レンズ層の第1レンズ曲面は拡
    散制御蝕刻により形成されることを特徴とする請求項1
    に記載の近視野記録再生用光ヘッド。
  8. 【請求項8】 前記面発光レーザーは約650nmや68
    0nm波長帯域の光を出射し、前記第1レンズ層はInGaP
    よりなることを特徴とする請求項1に記載の近視野記録
    再生用光ヘッド。
  9. 【請求項9】 前記光路制御層の記録媒体に向かう方向
    に相対的に高屈折率を有する物質からなり、入射光を集
    束させる第2レンズを有する第2レンズ層をさらに具備
    することを特徴とする請求項1に記載の近視野記録再生
    用光ヘッド。
  10. 【請求項10】 前記第2レンズ層は約2.1以上の高
    屈折率を有する物質よりなることを特徴とする請求項9
    に記載の近視野記録再生用光ヘッド。
  11. 【請求項11】 前記第1レンズ層上に螺旋状に積層形
    成された少なくとも1つのコイル層と、前記コイル層の
    中心部への入射光を透過させるように光透過物質からな
    って前記コイル層を覆って保護し、該コイル層の隣接部
    位の間を電気的に絶縁させる絶縁層を備えたコイル部材
    をさらに具備し、磁界変調により記録媒体に情報を記録
    し、光学的に情報を再生するようにしたことを特徴とす
    る請求項1に記載の近視野記録再生用光ヘッド。
  12. 【請求項12】 前記光路制御層のホログラムは一偏光
    に対しては相対的に高い透過率を有し、他の偏光に対し
    ては相対的に高い回折効率を有する偏光ホログラムであ
    り、 前記光路制御層の記録媒体に向かう方向に透過する光の
    偏光を変える偏光変換層をさらに具備することを特徴と
    する請求項11に記載の近視野記録再生用光ヘッド。
  13. 【請求項13】 前記コイル層は複数個であり、 前記光路制御層はコイル層の間に位置することを特徴と
    する請求項11に記載の近視野記録再生用光ヘッド。
  14. 【請求項14】 基板を用意する段階と、 前記基板上に半導体物質層の積層方向に光を出射する面
    発光レーザーと、前記面発光レーザーから照射され、記
    録媒体から反射されて入射された光を受光する光検出器
    を含む光素子モジュールを形成する段階と、 前記光素子モジュール上に光を透過させる物質で積層形
    成され、前記面発光レーザーの光出射領域に対応する位
    置に入射光を集束させる第1レンズを有する第1レンズ
    層を形成する段階と、 その中心部にホログラムが形成されて前記面発光レーザ
    ー側から第1レンズ層を経た入射光は記録媒体に向かわ
    せ、記録媒体から反射されて入射される光は前記光検出
    器に向かわせる光路制御層を形成する段階とを含むこと
    を特徴とする近視野記録再生用光ヘッドの製造方法。
  15. 【請求項15】 第1レンズを有する第1レンズ層を形
    成する段階は、 前記光素子モジュール上に面発光レーザーから出射され
    た光を透過させる物質で第1レンズ層を積層する段階
    と、 前記第1レンズ層上に前記面発光レーザーの光出射領域
    に対応する位置が開口された蝕刻マスクを形成する段階
    と、 化学蝕刻液に浸けて前記第1レンズ層の前記開口に露出
    された部分を拡散制御蝕刻して第1レンズの曲面を形成
    する段階と、 前記蝕刻マスクを除去する段階とを含むことを特徴とす
    る請求項14に記載の近視野記録再生用光ヘッドの製造
    方法。
  16. 【請求項16】 前記光路制御層のホログラムは同心円
    状のパターンが形成され、 前記光検出器は面発光レーザーを取囲むドーナツ構造で
    面発光レーザーと一体に形成されたことを特徴とする請
    求項14に記載の近視野記録再生用光ヘッドの製造方
    法。
  17. 【請求項17】 前記光素子モジュールの形成段階は、 前記基板上に第1電極を形成する段階と、 前記第1電極上に屈折率の相異なる半導体物質が交互に
    積層形成され、導電型でドーピングされた第1ブラッグ
    反射層、活性層及び屈折率の相異なる半導体物質が交互
    に積層形成され、他導電型でドーピングされた第2ブラ
    ッグ反射層よりなる積層構造を有し、前記第1ブラッグ
    反射層の一部の層から相互絶縁された面発光レーザー及
    び光検出器の第1半導体物質層を形成する段階と、 前記面発光レーザー部分を取囲む光検出器部分の第2ブ
    ラッグ反射層上に入射光を吸収する第2半導体物質層を
    形成する段階と、 前記第2半導体物質層上に前記第1ブラッグ反射層と同
    型にドーピングされた第3半導体物質層を形成する段階
    と、 前記光検出器部分の第2ブラッグ反射層の一部領域が露
    出されるように前記第3半導体物質層から前記第2ブラ
    ッグ反射層の少なくとも一部層まで蝕刻する段階と、 前記面発光レーザー部分の第2ブラッグ反射層上にウィ
    ンドウを除いた領域に第2電極を形成する段階と、 前記光検出器の第2ブラッグ反射層の露出された部分に
    第1検出電極を形成する段階と、 前記第3半導体物質層の受光面を除いた領域に第2検出
    電極を形成する段階とを含むことを特徴とする請求項1
    6に記載の近視野記録再生用光ヘッドの製造方法。
  18. 【請求項18】 前記第2半導体物質層は前記活性層と
    略同一な半導体物質及び厚さよりなり、 前記第3半導体物質層は前記第1ブラッグ反射層と略同
    一な物質構成を有し、前記第1ブラッグ反射層より相対
    的に少ない積層数を有することを特徴とする請求項17
    に記載の近視野記録再生用光ヘッドの製造方法。
  19. 【請求項19】 前記レンズ層上に螺旋状に積層形成さ
    れ、相互電気的に連結された少なくとも1つのコイル層
    と、入射光を透過させるように光透過物質よりなって前
    記コイル層を覆って保護し、該コイル層の隣接部位の間
    を電気的に絶縁させる絶縁層を具備するコイル部材を形
    成する段階をさらに具備することを特徴とする請求項1
    4乃至18のうち何れか1項に記載の近視野記録再生用
    光ヘッドの製造方法。
  20. 【請求項20】 前記コイル層は複数個であり、前記光
    路制御層はコイル層の間に形成されることを特徴とする
    請求項19に記載の近視野記録再生用光ヘッドの製造方
    法。
  21. 【請求項21】 前記光路制御層に形成されたホログラ
    ムは偏光ホログラムであり、前記光路制御層の記録媒体
    に向かう方向に透過する光の偏光を変える偏光変換層を
    形成する段階をさらに具備することを特徴とする請求項
    19に記載の近視野記録再生用光ヘッドの製造方法。
  22. 【請求項22】 前記コイル部材上に前記絶縁層の中心
    部が露出されるように相対的に小さな開口を有する蝕刻
    マスクを形成する段階と、 前記開口に露出された絶縁層部分を蝕刻して第2レンズ
    の曲面を形成する段階と、 前記蝕刻マスクを除去する段階と、 前記絶縁層上に該絶縁層より相対的に高屈折率を有する
    物質で第2レンズ層を形成する段階とをさらに具備する
    ことを特徴とする請求項19に記載の近視野記録再生用
    光ヘッドの製造方法。
  23. 【請求項23】 前記開口は、露出された第2レンズ層
    が等方性蝕刻されるように十分に小さな大きさよりなる
    ことを特徴とする請求項22に記載の近視野記録再生用
    光ヘッドの製造方法。
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