JP3871208B2 - Planar probe, method for manufacturing the same, and optical pickup device - Google Patents

Planar probe, method for manufacturing the same, and optical pickup device Download PDF

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、平面型プローブ、その製造方法及び光ピックアップ装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
例えば、CD(Compact Disc)やDVD(Digital Versatile Disc)等に代表される光記録媒体に対してレーザ光を照射することにより、光記録媒体にデータを記録したり、光記録媒体に記録されたデータを再生したりするようにしたデータの記録再生方法が知られている。
【0003】
近年、光記録媒体の記録密度の超高密度化が進んでいるため、超高密度記録されたデータを上述した記録再生方法を用いて記録再生するために、例えば、使用する光の短波長化や使用するレンズの高NA化等を図ることによって、光記録媒体の記録面上に照射される光のスポットサイズの微小化が図られている。
【0004】
しかしながら、光記録媒体の記録面上に照射されるレーザ光のスポットサイズは、レーザ光の短波長化や使用するレンズの高NA化だけでは、光の回折限界によりレーザ光の波長程度の大きさでしか得られない。このため、超高密度化記録に際して記録ビットを微小化することができない、また、超高密度化記録されたデータの再生に際してクロストークが発生してしまう、等の不都合が発生する。
【0005】
このような光の回折限界による記録、再生の限界に対する解決策の一つとして、「近接場光」を用いる光方式が提案されている。即ち、屈折率の異なる2つの媒体の一方から全反射条件以上で光を入射すると、光が入射される一方の媒体を伝播する光はもう一方の媒体との境界面で全反射されるが、一部境界面を越えて非伝播の電場成分のみが染み出す領域(近接場)が形成される。このように非伝播の電場成分のみが染み出す領域を「近接場」という。このような領域は、例えば、近接場光顕微鏡の光ファイバプローブのように、導入される光の波長よりも微細な開口を有する光ファイバによって形成することができる。このような微小開口による近接場は、開口寸法とほぼ同じ位しか横方向の広がりを持たず、開口から離れるに従って指数関数的に強度が減少し、開口と同程度以上には染み出さない。
【0006】
このような近接場領域に微小な散乱体を挿入すると、近接場が散乱されて伝播光の近接場光として変換される。近接場で発生する近接場光は、開口と同程度以上に染み出さないため、このような近接場光を用いることで、光の回折限界を超えた解像度を得ることができ、光記録媒体に対する超高密度記録や、超高密度記録された光記録媒体の再生を良好に行なうことが期待できる。
【0007】
しかしながら、近接場光を用いることで光の回折限界を超えた解像度を得ることができるが、近接場光は、一般の伝播光に比べて非常に強度が弱い。このため、例えば、先端を非常に細く形成したプローブを光ディスク等の光記録媒体に対して近接して配設する等、効果的に近接場光を発生及び検出させる方法が模索されている。
【0008】
また、近年、高密度記録と同様に、記録再生の高速化も検討されている。その一つとして、碁盤目状に複数の開口を持つアレイ状構成とした平面型プローブが提案されている。このような平面型プローブを用いることで、(目標とする記録・再生の走査速度)/(開口数)を走査速度とすることができるので、実際の走査速度が低速であっても、目標とする記録・再生の走査速度の高速化を図ることが可能である。
【0009】
このような平面型プローブとしては、例えば、特開2001−208672公報に開示されているように、SOI基板のシリコン結晶面を利用して異方性エッチングを施すことによって先端に開口を有する突起と、この突起の周辺に立設するバンク部とをSOI基板の一面側に形成するようにしたものがある。また、例えば、特開2000−182264公報に開示されているように、電子ビームを用いて、板状のプローブ材の一面側に感光性の樹脂によって形成される円錐状の突起パターンを設け、この突起パターンをドライエッチングしてプローブ材に転写することによって、プローブ材の一面側に円錐状の突起を形成するようにした技術がある。
【0010】
このような平面型プローブから発生される近接場光も、上述と同様に、一般の伝播光に比べて非常に強度が弱いため、光記録媒体に近接して配置される。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このような平面型プローブは、開口寸法のばらつきが大きな問題になる。つまり、上記したように、近接場光は、開口寸法とほぼ同じ位しか伝播することができず(染み出すことができず)、強度は指数関数的に減少する。このため、平面型プローブを形成する各開口が、大きくばらつくと、平面型プローブと一定間隔をおいた光記録媒体への近接場光強度が大きく異なり、記録・再生ができないところが生じてしまう不具合がある。
【0012】
本発明の目的は、このような微弱な近接場光を利用する上で、高効率な近接場光を発生させることができるようにすることである。
【0013】
【課題を解決するための手段】
請求項1記載の発明の平面型プローブは、透光性を有する基板と、この基板上に形成された透光性を有する柱状構造部と、この柱状構造部上に形成されて前記柱状構造部とともに突起を形成する錐状構造部と、前記柱状構造部の材料より低屈折率の材料よりなり前記基板上の当該柱状構造部周囲に埋め込まれた埋め込み材と、を備える。
【0014】
従って、突起の一部を形成する柱状構造部の周囲にこの柱状構造部よりも低屈折率の埋め込み材が埋め込まれることで、光ファイバのコアとクラッドと同等の構造となっており、柱状構造部の根元に入射した光を柱状構造部で全反射させることで低損失で錐状構造部に導入させることができ、錐状構造部先端より近接場光を高効率で発生させることが可能となる。また、柱状構造部の高さに厳密性が要求されず、製造時のマージンを大きく取ることができるとともに、埋め込み材を除去する必要もなくその除去工程を省くこともできる。
【0015】
請求項2記載の発明は、請求項1記載の平面型プローブにおいて、前記埋め込み材は、使用対象となる光波長に対して透明で、少なくとも可視光の一部の波長を吸収する材料よりなる。
【0016】
従って、例えば埋め込み材を使用波長光に対しては透明となるように着色することで、プローブ位置、即ち、突起の位置を容易に判別でき、光導入の際の光軸合せを容易に行なえる。
【0017】
請求項3記載の発明は、請求項1又は2記載の平面型プローブにおいて、前記柱状構造部は円柱状形状に形成され、前記錐状構造部は円錐状又は円錐台形状に形成されている。
【0018】
従って、より高効率な近接場光の発生が可能となる。
【0019】
請求項4記載の発明は、請求項1ないし3の何れか一記載の平面型プローブにおいて、前記基板と前記柱状構造部と前記錐状構造部とが同一材料により一体に形成されている。
【0020】
従って、初期材料に特別な加工を必要とせず、当該材料を容易かつ安価に入手することが可能となる。
【0021】
請求項5記載の発明は、請求項4記載の平面型プローブにおいて、前記同一材料が、石英又は光学ガラスである。
【0022】
従って、基板及び突起を石英又は光学ガラスによって形成することにより、材料の入手が容易かつ安価な上に、優れた屈折率、透過率を有して光高率な近接場光を発生する平面型プローブを提供することができる。
【0023】
請求項6記載の発明は、請求項1ないし3の何れか一記載の平面型プローブにおいて、前記柱状構造部と前記錐状構造部とが同一材料であって、前記基板とは異なる材料により形成されている。
【0024】
従って、例えば、単体では板状に成形することが困難である材料や、透過率が低いために薄くする必要があるにも拘わらず薄くすることにより強度や取り扱い性が低下してしまうような材料を基板に使用することが可能となり、基板材料の選択肢が増す。
【0025】
請求項7記載の発明は、請求項1ないし3の何れか一記載の平面型プローブにおいて、前記基板は、その裏面側に設けられて透光性を有する支持材料により裏打ちされている。
【0026】
従って、例えば、単体では板状に成形することが困難である材料や、透過率が低いために薄くする必要があるにも拘わらず薄くすることにより強度や取り扱い性が低下してしまうような材料を基板に使用することが可能となり、屈折率、透過率、使用波長の選択性が増す。
【0027】
請求項8記載の発明は、請求項1ないし7の何れか一記載の平面型プローブにおいて、前記基板の表面側において前記突起と同一材料によりこの突起の周囲に形成された保護壁を備える。
【0028】
従って、周囲から加えられる衝撃に対して、保護壁によって突起を保護することで、その機械的破損を防止できる。
【0029】
請求項9記載の発明は、請求項1ないし8の何れか一記載の平面型プローブにおいて、少なくとも前記錐状構造部の斜面部分を被覆する遮光膜を備える。
【0030】
従って、例えば、平面型プローブを用いて光記録媒体に対する記録再生を行なう場合に、突起先端以外の部分から近接場光が発生することを遮光膜によって防止することができ、光利用効率を高めることができる。
【0031】
請求項10記載の発明は、請求項1ないし9の何れか一記載の平面型プローブにおいて、前記基板又は前記支持材料の裏面側に形成されて、裏面側から入射する光を前記柱状構造部の根元部に集光させる集光機能部を備える。
【0032】
従って、例えば、平面型プローブを用いて光記録媒体に対する記録再生を行なう場合に、裏面側から入射する光を突起の根元部に集光させる集光機能部を備える本発明の平面型プローブを用いることで、別個に集光レンズを用いる必要がなくなる。
【0033】
請求項11記載の発明は、請求項1ないし10の何れか一記載の平面型プローブにおいて、前記突起は、前記基板の表面側において複数個がアレイ状に配列形成されている。
【0034】
従って、例えば、平面型プローブを用いて光記録媒体に対する記録再生を行なう場合に、その高速化を図るのに有効となる。
【0035】
請求項12記載の発明の平面型プローブの製造方法は、透光性を有する基板上に透光性材料による柱状構造部を形成する工程と、前記基板上の前記柱状構造部周囲に当該柱状構造部の材料と同一のエッチング液又はエッチングガスでエッチングされかつ前記柱状構造部の材料より低屈折率の材料よりなり当該柱状構造部の材料よりエッチングレートの速い埋め込み材を埋め込む工程と、前記柱状構造部と前記埋め込み材とを等方性エッチングでエッチングして前記柱状構造部上に錐状構造部を形成する工程と、を含む。
【0036】
従って、柱状構造部の高さに関して厳密な制御を必要とせず、製造時のマージンを大きくとることができ、かつ、埋め込み材を除去する工程も必要とせず、例えば請求項1ないし11記載の発明のような平面型プローブを形成するのに有効な製造方法を提供できる。
【0037】
請求項13記載の発明の光ピックアップ装置は、光記録媒体に対して照射する光を発する光源と、前記光記録媒体側に突起の先端が位置するように配設される請求項1ないし9又は11の何れか一記載の平面型プローブと、前記光源から出射された光を前記突起の根元部に集光させる集光手段と、を備える。
【0038】
従って、請求項1ないし9又は11の何れか一記載の平面型プローブを備えるので、光記録媒体に対する記録再生に平面型プローブを用いる際に、高効率な近接場光を発生させることができ、良好に記録再生動作を行わせることができる。
【0039】
請求項14記載の発明の光ピックアップ装置は、光記録媒体に対して照射する光を発する光源と、前記光記録媒体側に突起の先端が位置するように配設され、前記光源から出射された光を集光機能部により前記突起の根元部に集光させる請求項10記載の平面型プローブと、を備える。
【0040】
従って、請求項13記載の発明の作用・効果に加えて、例えば、平面型プローブを用いて光記録媒体に対する記録再生を行なう場合に、裏面側から入射する光を突起の根元部に集光させる集光機能部を備える請求項10記載の平面型プローブを備えることで、別個に集光レンズを用いる必要がなくなり、かつ、光源と集光機能部との光軸合わせで済み、組立て性も向上する。
【0041】
【発明の実施の形態】
本発明の第一の実施の形態を図1ないし図4に基づいて説明する。本実施の形態は、平面型プローブを備える光ピックアップ装置への適用例を示す。図1は、平面型プローブ1を用いて光記録媒体Dに対して記録又は再生を行なう記録再生装置中の光ピックアップ装置部分を示す概略側面図である。
【0042】
まず、平面型プローブ1は、透光性を有する基板2の表面側から突出する先細形状の突起3を有する構成とされている。この突起3は基板2上に形成された円柱状の柱状構造部4と、この柱状構造部4上に形成されてプローブの主体をなす円錐台形状の錐状構造部5とにより構成されている。また、基板2上であって柱状構造部4周囲に埋め込まれた埋め込み材6を備えている。この埋め込み材6の材料の屈折率は柱状構造部4の材料の屈折率よりも低い材料が用いられている。なお、本実施の形態では、基板2上に複数個、例えば2個の突起3をアレイ状に配列形成したアレイ型として構成されている。また、錐状構造部5の斜面部分及び埋め込み材6の表面は後述する遮光膜7により覆われている。
【0043】
本実施の形態の光ピックアップ装置は、突起3側を光記録媒体D側として接近配置される平面型プローブ1とともに、レーザ光を出射する光源としての半導体レーザ11、半導体レーザ11から出射されたレーザ光を平行光化するコリメートレンズ12、平行光化されたレーザ光を平面型プローブ1の突起3側に向けて偏向させるビームスプリッタ13、偏向されたレーザ光を平面型プローブ1の基板裏面側から突起3(柱状構造部4)の根元部に集光させる集光手段としての対物レンズ14とを備えた構成とされ、対物レンズ14より突起3(柱状構造部4)の根元部に集光されたレーザ光を柱状構造部4及び錐状構造部5部分を通すことによりこの錐状構造部5の先端側から光の回折限界以下のスポット径の近接場光15を出射させることにより、錐状構造部5の先端に近接対向する光記録媒体Dに対して記録パターン16が記録される。なお、ビームスプリッタ13の戻り光側には受光光学系17が設けられる。また、光記録媒体Dは図示しないスピンドルモータ等により回転駆動される。
【0044】
このような構成において、半導体レーザ11からレーザ光を出射すると、対物レンズ14を介して集光状態で基板2側から柱状構造部4の根元部に集光状態で入射されたレーザ光が、突起3中を伝播して空気との境界面(錐状構造部5先端の平面5a)で反射される。このとき、突起3に入射されたレーザ光が一部境界面(錐状構造部5先端の平面5a)を越え、この境界面より光記録媒体D側に非伝播の電場成分のみが染み出した領域(近接場)が形成される。この近接場光15は、その特性から、開口となる平面5aの寸法とほぼ同じ位しか横方向の広がりを持たない。この開口となる平面5aの寸法は、使用するレーザ光の波長よりも微細な寸法に設定されており、突起3と光記録媒体Dとの距離が突起3の平面5aの直径と同程度に設定されているため、近接場に染み出した非伝播の電場成分である近接場光15を光記録媒体Dの記録面に照射することができる。これによって、光の回析限界を超えた解像度を得ることができる。
【0045】
このような動作において、本実施の形態の平面型プローブ1は、その突起3部分を拡大して示す図2のように、屈折率の高い柱状構造部4の周囲を屈折率の低い埋め込み材6で覆った構造、即ち、光ファイバにおけるコアとクラッドと同等の構造となっており、柱状構造部4の根元に入射した光は、柱状構造部4で全反射されて非常に低損失で錐状構造部5に導入される。これにより錐状構造部5の先端より高効率かつ光の回折限界以下のスポット径の近接場光15が出射され、錐状構造部5の先端付近に設置された光記録媒体Dに記録パターン16を形成することができる。
【0046】
次に、このような平面型プローブ1の製造方法について、図3及び図4を参照して説明する。まず、図3(a)に示すように基板2に柱状構造部4を形成する。柱状構造部4を形成するには、公知技術を用いれば良い。具体的には以下のような方法がある。
▲1▼ フライス盤,放電加工等の機械加工による。
▲2▼ 基板上に柱形レジストパターンを形成し、このレジストパターンをマスクとして異方性エッチングを行なう。
▲3▼ 基板上に犠牲層を形成し、この犠牲層に通常の写真製版−エッチング工程により貫通孔を形成し、貫通孔に柱状材料をCVD、スパッタ等の方法で埋め込み、犠牲層を除去する。
【0047】
ついで、図3(b)又は図3(c)に示すように、柱状構造部4の周辺を埋め込み材6で埋め込む。埋め込み材6の高さは、図3(b)に示すように柱状構造部4と同一であってもよいし、図3(c)に示すように柱状構造部4を覆う高さとしてもよい。なお、埋め込み材6は、柱状構造部4の材料よりも低屈折率材料による他、柱状構造部4の材料と同一のエッチング液又はエッチングガスでエッチングでき、かつ、柱状構造部4の材料よりエッチングレートの速い材料を用いる。
【0048】
具体的な埋め込み材料としては、光学用樹脂が適している。光学用樹脂は種々のものが市販されており、エッチングレート、屈折率の選択範囲が広いという利点がある。また、液状であって、焼成することによりガラスとなる材料(例えば、東京応化製のOCD等)を用いることも可能である。この材料は、焼成条件によってエッチングレートと屈折率を制御できる利点がある。これらの材料はディッピング、スピンコート等の方法で形成することができる。また、埋め込み材料としてはさらにCVD、スパッタ等の方法で形成した各種材料を用いることが可能である。
【0049】
ついで、図3(d)に示すように、等方性エッチングによりエッチングを行う。この時、埋め込み材6の材料のエッチングレートが柱状構造部4の材料よりも速いため、エッチングの進行に伴い、柱状構造部4が残される。詳細には、図4に拡大して示すように、柱状構造部4の材料は、縦方向V、横方向Hからエッチングを受け、埋め込み材6がエッチングにより消失するに従い、錐状構造部5の形状を取るようになる。図3(d)、図4中、dHは埋め込み材6のエッチング量を示している。
【0050】
この錐状構造部5の角度(頂角)は、埋め込み材6の材料のエッチングレートと柱状構造部4の材料のエッチングレートとの比で決定される。即ち、(埋め込み材6の材料のエッチングレート/柱状構造部4の材料のエッチングレート)の値が大きいほど先端の尖った錐状構造部5となる。
【0051】
錐状構造部5が適した値になった時点でエッチングを終了すると、図3(e)又は図3(f)に示すような先端形状の平面型プローブ1が得られる。この時の錐状構造部5の形状は、埋め込み材6のエッチングレートと柱状構造部4のエッチングレートの比と、エッチング時間とで規定される。柱状構造部4の材料のエッチング量が、その半径以下のときにエッチングを終了すれば図3(e)に示すように先端に平面5aを有する錐状台形状の錐状構造部5が得られる。図3(f)に示すような円錐状形状を得るためには、柱状構造部4の材料のエッチング量が、その半径以上になるようにすれば良い。なお、柱状構造部4の材料のエッチング量が、柱半径以上になった後もエッチングを継続すれば、より先端の尖った錐状構造部5が得られる。
【0052】
なお、本実施の形態の製造方法により平面型プローブ1を作製する場合、柱状構造部4の大きさ(径)により突起3の根元部の太さを制御でき、埋め込み材6の材料のエッチングレートと柱状構造部4の材料のエッチングレートとの比で錐状構造部5の角度(頂角)を制御でき、突起3形状の制御が可能となる。
【0053】
また、この時の基板2、柱状構造部4及び錐状構造部5の材料は同一材料、具体的には、入手の容易さ、加工の容易さ及び光透過率の点で、石英又は光学ガラスが適している。
【0054】
ちなみに、本実施の形態の構造・製造方法によらない場合は、図11(a)又は(b)に示すような構造にする必要がある。図11(a)に示すような柱状構造部を有しない平面型プローブ101を形成する場合には、埋め込み材料の厚さ(=柱状構造の高さ)によりエッチング時間が決定されてしまい、埋め込み材料のエッチングレートと柱状構造材のエッチングレートの比は用いる材料とエッチング条件とで決定されるため、埋め込み材料の厚さ(=柱状構造の高さ)を、目的とする錐状構造部102に合わせて厳密に制御しなければならない。また、図11(b)に示すような構造の平面型プローブ103を形成する場合には、目的とする錐状構造部104を完成させた後、埋め込み材を除去する工程が必要になる。
【0055】
本実施の形態の構造・製造方法を用いることにより、図11(a)の構造・製造方法に比べ柱状構造部4の高さは厳密な制御を必要としないという利点がある。つまり、より製造時のマージンを大きく取れるという利点がある。また、図11(b)の構造に比べ、埋め込み材を除去する工程を省くことができ、より製造工程が少ないという利点がある。
【0056】
いま、具体例として、石英基板2に、円柱状柱状構造部用として、直径2μm、高さ2mの感光性樹脂パターンを形成し、続いて、Cガスを用いたECRエッチングを行い、図3(a)に示すような底辺2μm、高さ3μmの柱状構造部4を得た。
【0057】
この基板2に、OCD(東京応化製)をスピン塗布、焼成を行って図3(c)に示すような埋め込み状態の埋め込み材6を得た。この後、フッ酸でエッチングすることにより図3(e)又は図3(f)に示すような平面型プローブ1の構造を得た。図3(e)又は図3(f)の何れの形状にするかは、エッチング時間で制御する。
【0058】
この時、OCDにコバルトイオンを添加することにより、埋め込み材6を着色する(可視光の一部の波長を吸収する)。光ピックアップ装置で使用する記録、読み出し光に波長730nmを用いれば、記録、読み出し光を吸収せずに、埋め込み材6を着色でき、プローブ位置(錐状構造部5の位置)が容易に判別でき、光導入の際の光軸合わせが容易に行える平面型プローブ1を形成することができる。
【0059】
ところで、本実施の形態の平面型プローブ1は、図1に示したように基板2の表面側において錐状構造部5先端の平面5aを除く部分、即ち、錐状構造部5の斜面部分や埋め込み材6表面などをAl等の金属膜による遮光膜7で被覆した平面型プローブ1として構成されている。より具体的には、上述のように形成された平面型プローブ1表面に、スパッタによってAl膜を2000Å形成した後、突起3先端のAl膜をFIBによって除去することにより、遮光膜7付きの平面型プローブ1となる。
【0060】
このような平面型プローブ1によれば、光ピックアップ装置に利用して光記録媒体に対する記録再生を行なう場合に、錐状構造部5先端以外の部分から近接場光が発生することを遮光膜7によって防止することができる。
【0061】
本発明の第二の実施の形態を図5に基づいて説明する。第一の実施の形態で示した部分と同一部分は同一符号を用いて示し、説明も省略する(以降の各実施の形態でも同様とする)。
【0062】
本実施の形態では、円柱状柱状構造部用の感光性樹脂パターンと同時に保護壁用感光性樹脂パターンを形成することにより、図5に示すように基板2の表面側において突起3の周囲に突起3の破損防止用の保護壁8も同時に形成するようにしたものである。
【0063】
この保護壁8も基板2、突起3と同じ材料により一体に形成され、その基板表面からの高さも突起3と同一高さとされている。保護壁8の高さを突起3と同一高さとすることにより、平面型プローブ1を光ピックアップ装置に適用して光記録媒体Dに対する記録・再生に用いる場合に、保護壁8が障害となることなく、突起3の先端を光記録媒体に近接させることができる。
【0064】
ここに、保護壁8の平面的形状としては、適宜形状を採り得るもので、突起3を囲む形で円環形状、四角枠形状、三角枠形状、楕円形状等が可能である。もっとも、本実施の形態のように光ピックアップ装置に適用する場合には、図6に示すように、平面的形状を、略コの字形状とし、その一部の開口8aを除いて突起3の周囲を連続して囲むように立設させ、かつ、開口8aは回転駆動される光記録媒体Dの回転方向に対して下流側位置となるように平面型プローブ1の配置位置・方向を位置付けることが好ましい。これによれば、記録再生装置における記録再生に際して、光記録媒体Dの回転によって突起の周辺に気流が発生する。平面型プローブ1は、光記録媒体Dの回転によって発生する気流に対して、突起3よりも下流側に保護壁8の開口8aが位置するように配置されているため、突起3と保護壁8との間にある異物を気流を利用して開口8aから排除することができ、保護壁8と突起3との間における異物の集積を抑制することができる。
【0065】
さらには、図7に示すように、平面的形状を、一部の開口8aを除いて突起3の周囲を連続して囲むような形状であるとともに、突起3を間にして開口8aと対称となる位置に突起3から離間する方向へ向けて尖角する尖角部8bが設けられた形状とすることが好ましい。ここに、尖角部8bは回転駆動される光記録媒体Dの回転方向に対して上流側位置となるように平面型プローブ1の配置位置・方向を位置付けることが好ましい。これによれば、光記録媒体の回転によって発生する気流は、保護壁8の位置で尖角部8bによって左右方向に分流されるので、この気流を利用することにより、異物が保護壁8の周囲に堆積することを防止することができ、保護壁8の内周側及び外周側において、異物が堆積してしまうことを回避することができる。
【0066】
本発明の第三の実施の形態を図8に基づいて説明する。本実施の形態は、平面型プローブ1を構成する上で、屈折率、透過率、使用波長等の要求により、プローブ材料として基板に成形できない、或いは成形が困難な材料、或いは透過率が低く、薄くして用いることが必要な材料を基板として用いる必要が生じた場合等を考慮したものである。このため、本実施の形態の平面型プローブ1では、基板21の裏面側に透光性を有する支持材料を裏打ち材22として備える構成とされている。
【0067】
例えば、ガラス基板22にSiウエハ21を陽極接合し、Siウエハ21を研磨し、Si5μmの厚さに成形した。この後、前述の具体例の場合と同条件にて同形状の円柱状柱状構造部用の感光性樹脂パターンをSiウエハ21上に形成した。続いてSFガスを用いたECRエッチングを行い、ガラス基板22上に、プローブ材料のSiウエハ21(2μm)が全面を覆い、その上に底辺2μm、高さ3μmのSi柱状構造部4を得た。この基板21に、OCD(東京応化製)をスピン塗布、焼成を行って埋め込み材6の埋め込み状態を得た。この後は、前述の具体例の場合と同様にフッ酸でエッチングすることにより図8に示すような平面型プローブ1を得たものである。
【0068】
裏打ち材22を形成する材料としては、例えば、上述のガラスの他、石英等の透光性を有する材料を用いることができる。
【0069】
基板21、即ち、突起3を形成する材料としては、例えば上述のSiの他、ダイヤモンド、Si等を用いることが可能になる。ダイヤモンド、Si、Si等は、スパッタ又はCVD(Chemical Vapor Deposition)によって裏打ち材22の表面に成膜して、ダイヤモンド膜、Si膜、Si膜として用いる。
【0070】
基板21、即ち、突起3を形成する材料としては、他に、単結晶Si、SiO、Ge、ガラス、結晶石英、C(ダイヤモンド)、アモルファスSi、マイクロクリスタル(微小結晶)Si、多結晶Si、Si(x、yは任意)、TiO、ZnO、TeO、Al、Y、LaS、LiGaO、BaTiO、SrTiO、PbTiO、 KNbO、K(Ta,Nb)O(KTN)、LiNbO、LiTaO、Pb(Mg1/3Nb2/3)O、(Pb,La)(Zr,Ti)O、(Pb,La)(Hf,Ti)O、PbGeO、LiGeO、MgAl、CoFe、(Sr,Ba)Nb、LaTi、NdTi、BaTiSi128、PbGe11、BiGe12、BiSi12、YAl12、GdFe12、(Gd,Bi)Fe12、BaNaNbO15、Bi12GeOO、Bi12SiO、Ca12Al1433、LiF、NaF、KF、RbF、CsF、NaCl、KCl、RbCl、CsCl、AgCl、TlCl、CuCl、LiBr、NaBr、KBr、CsBr、AgBr、TlBr、LiI、NaI、KI、CsI、Tl(Br,I)、Tl(Cl,Br)、MgF、CaF、SrF、BaF、PbF、HgCI、FeF、CsPbCl、BaMgF、BaZnF、NaSbF、LiClO・3HO、CdHg(SCN)、ZnS、ZnSe、ZnTe、CdS、CdSe、CdTe、α−HgS、PbS、PbSe、EuS、EuSe、GaSe、LiInS、AgGaS、AgGaSe、TiInS、TiInSe、TlGaSe、TlGaS、As、AsSe、AgAsS、AgSbS、CdGa、CdCr、TlTa、TlTaSe、TlVS、TlAsS、TlPSe、GaP、GaAs、GaN、(Ga,Al)As、Ga(As,P)、(InGa)P、(InGa)As、(Ga,AI)Sb、Ga(AsSb)、(lnGa)(AsP)、(GaAI)(AsSb)、ZnGeP、CaCO、NaNO、α−HIO、α−LiIO3、KIO、FeBO、FeBO、KB・4HO、BeSO・2HO、CuSO・5HO、LiSO・HO、KHPO,KDPO、NHPO、KHAsO、KDAsOCSHAsO、CsDAsO、KTiOPO,RbTiOPO、(K,Rb)TiOPO、PbMoO、β−Gd(MoO)、β−Tb(MoO)、PbMoO、BiWO、KMoOS・KCl、YVOCa(VO)、Pb(GeO)(VO)、CO(NH),Li(COOH)・HO、Sr(COOH)、(NHCHCOOH)SO、(NDCDCOOD)SO、(NHCHCOOH)BeF、(NH)・HO、C、CNO、C(NO)、CNOBr、C6NO2CI、CNONH、C(NH)OH、C64(CO)HCs、C(CO)HRb、CNOCHNH、CCH(NH)、C12・HOKH(C)、ClOH11、[CH・CF]n等を用いることが可能である。
【0071】
本発明の第四の実施の形態を図9に基づいて説明する。本実施の形態は、平面型プローブ1に関して、柱状構造部4と錐状構造部5とが同一材料であって、基板2とは異なる材料により形成したものである。
【0072】
具体例を挙げると、例えば、基板2として石英を準備し、石英上に犠牲層としてアルミニウム膜3μmをスパッタリング法を用いて形成し、この犠牲層に通常の写真製版−エッチング工程により径2μmの貫通孔を形成し、次いで、この貫通孔に柱状構造部4の材料としてSiをCVDで埋め込み、アルミニウムをエッチング除去することにより、石英上に底辺2μm、高さ3μmのSiによる柱状構造部4を得た。このSiに対して、OCD(東京応化製)をスピン塗布、焼成を行って埋め込み材6の埋め込み状態を得た。この後は、前述の具体例の場合と同様にフッ酸でエッチングすることにより図9に示すような平面型プローブ1を得たものである。
【0073】
従って、例えば、単体では板状に成形することが困難である材料や、透過率が低いために薄くする必要があるにも拘わらず薄くすることにより強度や取り扱い性が低下してしまうような材料を基板に使用することが可能となり、基板材料の選択肢が増す。
【0074】
なお、本実施の形態でも、柱状構造部4及び錐状構造部5用の材料としては、第三の実施の形態で基板21材料として前述したような各種材料を用いることができる。
【0075】
本発明の第五の実施の形態を図10に基づいて説明する。本実施の形態の平面型プローブ1は、基板2(又は、裏打ち材22)の裏面側に、突起3の位置に対応させて裏面側から入射する光を突起3(柱状構造部4)の根元部に集光させる集光機能部としての凸レンズ形状部31を一体に形成したものである。
【0076】
本実施の形態の平面型プローブ1によれば、光ピックアップ装置を構成する上で、対物レンズ14を不要にすることができる。さらに、図1に示したような構成例では、光源11−対物レンズ14−平面型プローブ1の3箇所の光軸合わせが必要になるのに対し、本実施の形態の構造によれば、光源11−凸レンズ形状部31(=平面型プローブ1)の2箇所の光軸合わせで良くなり、組立が容易になるという利点がある。
【0077】
具体的な製造方法としては、前述した具体例と同じ方法で基本構造の平面型プローブを得た。次いで、基板2の裏面側の突起3に対応する位置に円形の感光性樹脂パターンを形成した後、160℃、1時間ベークすることにより感光性樹脂を軟化凝集させ凸レンズ状の感光性樹脂パターンを形成した。続いて、基板2の裏面にCガスを用いたECRエッチング(感光性樹脂と石英基板のエッチング比は、およそ1:2)を行い、エッチングを樹脂パターンが完全になくなるまで行うことで、凸レンズ形状部21が一体に形成された平面型プローブ1が得られた。
【0078】
【発明の効果】
請求項1記載の発明の平面型プローブによれば、突起の一部を形成する柱状構造部の周囲にこの柱状構造部よりも低屈折率の埋め込み材が埋め込まれることで、光ファイバのコアとクラッドと同等の構造となっており、柱状構造部の根元に入射した光を柱状構造部で全反射させることで低損失で錐状構造部に導入させることができ、錐状構造部先端より近接場光を高効率で発生させることが可能となり、また、柱状構造部の高さに厳密性が要求されず、製造時のマージンを大きく取ることができるとともに、埋め込み材を除去する必要もなくその除去工程を省くこともできる。
【0079】
請求項2記載の発明によれば、請求項1記載の平面型プローブにおいて、例えば埋め込み材を使用波長光に対しては透明となるように着色することで、プローブ位置、即ち、突起の位置を容易に判別でき、光導入の際の光軸合せを容易に行なわせることができる。
【0080】
請求項3記載の発明によれば、請求項1又は2記載の平面型プローブにおいて、柱状構造部は円柱状形状に形成され、錐状構造部は円錐状又は円錐台形状に形成されているので、より高効率な近接場光の発生を可能にすることができる。
【0081】
請求項4記載の発明によれば、請求項1ないし3の何れか一記載の平面型プローブにおいて、基板と柱状構造部と錐状構造部とが同一材料により一体に形成されているので、初期材料に特別な加工を必要とせず、当該材料を容易かつ安価に入手することができる。
【0082】
請求項5記載の発明によれば、請求項4記載の平面型プローブにおいて、基板及び突起を石英又は光学ガラスによって形成することにより、材料の入手が容易かつ安価な上に、優れた屈折率、透過率を有して光高率な近接場光を発生する平面型プローブを提供することができる。
【0083】
請求項6記載の発明によれば、請求項1ないし3の何れか一記載の平面型プローブにおいて、柱状構造部と錐状構造部とが同一材料であって、基板とは異なる材料により形成されているので、例えば、単体では板状に成形することが困難である材料や、透過率が低いために薄くする必要があるにも拘わらず薄くすることにより強度や取り扱い性が低下してしまうような材料を基板に使用することが可能となり、基板材料の選択肢を増すこともできる。
【0084】
請求項7記載の発明によれば、請求項1ないし3の何れか一記載の平面型プローブにおいて、基板は、その裏面側に設けられて透光性を有する支持材料により裏打ちされているので、例えば、単体では板状に成形することが困難である材料や、透過率が低いために薄くする必要があるにも拘わらず薄くすることにより強度や取り扱い性が低下してしまうような材料を基板に使用することが可能となり、屈折率、透過率、使用波長の選択性を増すことができる。
【0085】
請求項8記載の発明によれば、請求項1ないし7の何れか一記載の平面型プローブにおいて、基板の表面側において突起と同一材料によりこの突起の周囲に形成された保護壁を備えるので、周囲から加えられる衝撃に対して、保護壁によって突起を保護することで、その機械的破損を防止することができる。
【0086】
請求項9記載の発明によれば、請求項1ないし8の何れか一記載の平面型プローブにおいて、少なくとも前状構造部の斜面部分を被覆する遮光膜を備えるので、例えば、平面型プローブを用いて光記録媒体に対する記録再生を行なう場合に、突起先端以外の部分から近接場光が発生することを遮光膜によって防止することができ、光利用効率を高めることができる。
【0087】
請求項10記載の発明によれば、請求項1ないし9の何れか一記載の平面型プローブにおいて、例えば、平面型プローブを用いて光記録媒体に対する記録再生を行なう場合に、裏面側から入射する光を突起の根元部に集光させる集光機能部を備える本発明の平面型プローブを用いることで、別個に集光レンズを用いる必要がなくなる。
【0088】
請求項11記載の発明によれば、請求項1ないし10の何れか一記載の平面型プローブにおいて、突起は、基板の表面側において複数個がアレイ状に配列形成されているので、例えば、平面型プローブを用いて光記録媒体に対する記録再生を行なう場合に、その高速化を図るのに有効となる。
【0089】
請求項12記載の発明の平面型プローブの製造方法によれば、柱状構造部の高さに関して厳密な制御を必要とせず、製造時のマージンを大きくとることができ、かつ、埋め込み材を除去する工程も必要とせず、例えば請求項1ないし11記載の発明のような平面型プローブを形成するのに有効な製造方法を提供することができる。
【0090】
請求項13記載の発明の光ピックアップ装置によれば、請求項1ないし9又は11の何れか一記載の平面型プローブを備えるので、光記録媒体に対する記録再生に平面型プローブを用いる際に、高効率な近接場光を発生させることができ、良好に記録再生動作を行わせることができる。
【0091】
請求項14記載の発明の光ピックアップ装置によれば、請求項13記載の発明の効果に加えて、例えば、平面型プローブを用いて光記録媒体に対する記録再生を行なう場合に、裏面側から入射する光を突起の根元部に集光させる集光機能部を備える請求項10記載の平面型プローブを備えることで、別個に集光レンズを用いる必要がなくなり、かつ、光源と集光機能部との光軸合わせで済み、組立て性も向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第一の実施の形態を示す光ピックアップ装置の概略構成図である。
【図2】その突起部分を拡大して示す断面図である。
【図3】平面型プローブの製造方法を工程順に示す概略断面図である。
【図4】その途中の工程の一部を拡大して示す断面図である。
【図5】本発明の第二の実施の形態の平面型プローブを示す概略断面図である。
【図6】その保護壁の一例を示す概略平面図である。
【図7】その保護壁の他例を示す概略平面図である。
【図8】本発明の第三の実施の形態の平面型プローブを示す概略断面図である。
【図9】本発明の第四の実施の形態の平面型プローブを示す概略断面図である。
【図10】本発明の第五の実施の形態の平面型プローブを示す概略断面図である。
【図11】対比例を示す平面型プローブを示す概略断面図である。
【符号の説明】
1 平面型プローブ
2 基板
3 突起
4 柱状構造部
5 錐状構造部
6 埋め込み材
7 遮光膜
8 保護壁
11 光源
14 集光手段
21 基板
22 支持材料
31 集光機能部
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a planar probe, a method for manufacturing the same, and an optical pickup device.
[0002]
[Prior art]
For example, by irradiating an optical recording medium typified by CD (Compact Disc) or DVD (Digital Versatile Disc) with laser light, data was recorded on the optical recording medium or recorded on the optical recording medium. A data recording / reproducing method for reproducing data is known.
[0003]
In recent years, the recording density of optical recording media has been increasing, so that, for example, in order to record / reproduce ultra-high-density recorded data using the above-described recording / reproducing method, the wavelength of light used is reduced. In addition, by increasing the NA of the lens used, etc., the spot size of the light irradiated on the recording surface of the optical recording medium is miniaturized.
[0004]
However, the spot size of the laser light irradiated on the recording surface of the optical recording medium is as large as the wavelength of the laser light due to the diffraction limit of the light only by shortening the wavelength of the laser light or increasing the NA of the lens used. Can only be obtained. For this reason, inconveniences such as the fact that recording bits cannot be miniaturized at the time of ultra-high density recording and that crosstalk occurs at the time of reproduction of data recorded at an ultra-high density will occur.
[0005]
As one of the solutions to the limit of recording and reproduction due to the diffraction limit of light, an optical system using “near-field light” has been proposed. That is, when light is incident from one of two media having different refractive indexes under the total reflection condition, light propagating through one medium is totally reflected at the boundary surface with the other medium. A region (near field) in which only a non-propagating electric field component exudes over a part of the boundary surface is formed. The region where only the non-propagating electric field component oozes out is called “near field”. Such a region can be formed by an optical fiber having an aperture finer than the wavelength of light to be introduced, such as an optical fiber probe of a near-field light microscope. The near field due to such a small opening has a lateral extent that is almost the same as the opening dimension, and the intensity decreases exponentially as the distance from the opening increases, and does not exude as much as or more than the opening.
[0006]
When a minute scatterer is inserted in such a near-field region, the near-field is scattered and converted as near-field light of propagating light. Since the near-field light generated in the near field does not bleed out to the same extent or more as the aperture, the use of such near-field light can provide a resolution that exceeds the diffraction limit of light, and can be used for an optical recording medium. It can be expected that the optical recording medium on which ultra-high density recording or ultra-high density recording has been performed will be satisfactorily performed.
[0007]
However, although the resolution exceeding the diffraction limit of light can be obtained by using near-field light, near-field light has a very weak intensity compared to general propagation light. For this reason, for example, a method for effectively generating and detecting near-field light is being sought, for example, by arranging a probe having a very thin tip in proximity to an optical recording medium such as an optical disk.
[0008]
In recent years, as with high-density recording, speeding up of recording and reproduction has been studied. As one of them, a planar probe having an array configuration having a plurality of openings in a grid pattern has been proposed. By using such a planar probe, (target recording / reproducing scanning speed) / (numerical aperture) can be set as the scanning speed, so even if the actual scanning speed is low, the target It is possible to increase the scanning speed of recording / reproducing.
[0009]
As such a planar probe, for example, as disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2001-208672, a projection having an opening at the tip by performing anisotropic etching using the silicon crystal surface of the SOI substrate, In some cases, a bank portion standing around the protrusion is formed on one side of the SOI substrate. Further, for example, as disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2000-182264, a conical projection pattern formed of a photosensitive resin is provided on one surface side of a plate-like probe material using an electron beam. There is a technique in which a conical protrusion is formed on one side of a probe material by dry etching the protrusion pattern and transferring it to the probe material.
[0010]
The near-field light generated from such a planar probe is also arranged in the vicinity of the optical recording medium because the intensity is much weaker than general propagating light as described above.
[0011]
[Problems to be solved by the invention]
However, such a flat probe has a large variation in aperture size. That is, as described above, the near-field light can propagate only as much as the aperture size (cannot ooze out), and the intensity decreases exponentially. For this reason, if the apertures forming the flat probe vary widely, the intensity of the near-field light to the optical recording medium with a certain distance from the flat probe differs greatly, and there is a problem in that recording / reproduction cannot be performed. is there.
[0012]
An object of the present invention is to make it possible to generate highly efficient near-field light when using such weak near-field light.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
The planar probe according to the first aspect of the present invention includes a light-transmitting substrate, a light-transmitting columnar structure portion formed on the substrate, and the columnar structure portion formed on the columnar structure portion. And a conical structure portion that forms a protrusion, and a filling material that is made of a material having a lower refractive index than the material of the columnar structure portion and is embedded around the columnar structure portion on the substrate.
[0014]
Therefore, by embedding an embedding material having a refractive index lower than that of the columnar structure portion around the columnar structure portion forming a part of the protrusion, the structure is equivalent to the core and clad of the optical fiber. By making the light incident on the base of the part totally reflected by the columnar structure part, it can be introduced into the conical structure part with low loss, and near-field light can be generated with high efficiency from the tip of the conical structure part. Become. In addition, the height of the columnar structure portion is not required to be strict, so that a margin at the time of manufacture can be increased, and the removal process can be omitted without the need to remove the embedded material.
[0015]
According to a second aspect of the present invention, in the planar probe according to the first aspect, the embedding material is made of a material that is transparent to a light wavelength to be used and absorbs at least a part of visible light.
[0016]
Therefore, for example, by coloring the embedding material so as to be transparent with respect to the used wavelength light, the probe position, that is, the position of the protrusion can be easily identified, and the optical axis can be easily aligned at the time of light introduction. .
[0017]
According to a third aspect of the present invention, in the planar probe according to the first or second aspect, the columnar structure portion is formed in a columnar shape, and the cone-shaped structure portion is formed in a conical shape or a truncated cone shape.
[0018]
Therefore, it is possible to generate near-field light with higher efficiency.
[0019]
According to a fourth aspect of the present invention, in the planar probe according to any one of the first to third aspects, the substrate, the columnar structure portion, and the conical structure portion are integrally formed of the same material.
[0020]
Therefore, it is possible to obtain the material easily and inexpensively without requiring any special processing for the initial material.
[0021]
According to a fifth aspect of the present invention, in the planar probe according to the fourth aspect, the same material is quartz or optical glass.
[0022]
Therefore, by forming the substrate and the protrusions with quartz or optical glass, the material is easily available and inexpensive, and also has a high refractive index and transmittance, and generates a high-efficiency near-field light. A probe can be provided.
[0023]
A sixth aspect of the present invention is the planar probe according to any one of the first to third aspects, wherein the columnar structure portion and the conical structure portion are made of the same material and are made of a material different from the substrate. Has been.
[0024]
Therefore, for example, a material that is difficult to form into a plate by itself, or a material whose strength and handleability are reduced by thinning it even though it needs to be thin because of low transmittance. Can be used for the substrate, increasing the choice of substrate material.
[0025]
According to a seventh aspect of the present invention, in the planar probe according to any one of the first to third aspects, the substrate is backed by a translucent support material provided on the back side thereof.
[0026]
Therefore, for example, a material that is difficult to form into a plate by itself, or a material whose strength and handleability are reduced by thinning it even though it needs to be thin because of low transmittance. Can be used for the substrate, and the selectivity of the refractive index, the transmittance, and the wavelength used is increased.
[0027]
According to an eighth aspect of the present invention, in the planar probe according to any one of the first to seventh aspects, a protective wall is formed around the protrusion on the surface side of the substrate by the same material as the protrusion.
[0028]
Therefore, the mechanical damage can be prevented by protecting the protrusions with the protective wall against the impact applied from the surroundings.
[0029]
A ninth aspect of the present invention is the planar probe according to any one of the first to eighth aspects, further comprising a light shielding film that covers at least a slope portion of the conical structure portion.
[0030]
Therefore, for example, when recording / reproducing with respect to an optical recording medium using a flat probe, it is possible to prevent the near-field light from being generated from a portion other than the tip of the protrusion by the light shielding film, thereby improving the light use efficiency. Can do.
[0031]
The invention according to claim 10 is the planar probe according to any one of claims 1 to 9, wherein the planar probe is formed on the back side of the substrate or the support material, and the light incident from the back side is incident on the columnar structure portion. A light condensing function part for condensing light at the root part is provided.
[0032]
Therefore, for example, when performing recording / reproduction with respect to an optical recording medium using a planar probe, the planar probe of the present invention including a condensing function unit that condenses light incident from the back side on the base of the protrusion is used. This eliminates the need for a separate condenser lens.
[0033]
According to an eleventh aspect of the present invention, in the planar probe according to any one of the first to tenth aspects, a plurality of the protrusions are arranged in an array on the surface side of the substrate.
[0034]
Therefore, for example, when recording / reproducing is performed on an optical recording medium using a planar probe, it is effective to increase the speed.
[0035]
The method for manufacturing a planar probe according to claim 12 includes a step of forming a columnar structure portion made of a translucent material on a substrate having translucency, and the columnar structure around the columnar structure portion on the substrate. A step of embedding an embedding material made of a material having a lower refractive index than that of the material of the columnar structure portion and having a higher etching rate than that of the material of the columnar structure portion; And etching the portion and the filling material by isotropic etching to form a conical structure portion on the columnar structure portion.
[0036]
Accordingly, it is not necessary to strictly control the height of the columnar structure portion, a margin at the time of manufacturing can be increased, and a step of removing the embedding material is not required. For example, the invention according to claims 1 to 11 Thus, it is possible to provide an effective manufacturing method for forming a planar probe as described above.
[0037]
An optical pickup device according to a thirteenth aspect of the present invention is arranged such that a light source that emits light to irradiate an optical recording medium and a tip of a protrusion are positioned on the optical recording medium side. The planar probe according to any one of 11 and a condensing unit that condenses the light emitted from the light source at the base of the protrusion.
[0038]
Therefore, since the planar probe according to any one of claims 1 to 9 or 11 is provided, when the planar probe is used for recording / reproducing with respect to the optical recording medium, highly efficient near-field light can be generated, The recording / reproducing operation can be performed satisfactorily.
[0039]
An optical pickup device according to a fourteenth aspect of the present invention is a light source that emits light to irradiate an optical recording medium, and a tip of a protrusion that is disposed on the optical recording medium side, and is emitted from the light source. The planar probe according to claim 10, wherein light is condensed on a base portion of the protrusion by a condensing function unit.
[0040]
Therefore, in addition to the effects and advantages of the thirteenth aspect of the invention, for example, when recording / reproducing is performed on an optical recording medium using a flat probe, the light incident from the back side is condensed on the base of the protrusion. By providing the planar probe according to claim 10 provided with a condensing function part, it is not necessary to use a condensing lens separately, and the optical axis alignment between the light source and the condensing function part is sufficient, and the assemblability is improved. To do.
[0041]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The present embodiment shows an application example to an optical pickup device provided with a planar probe. FIG. 1 is a schematic side view showing an optical pickup device portion in a recording / reproducing apparatus that performs recording or reproduction with respect to an optical recording medium D using a flat probe 1.
[0042]
First, the planar probe 1 is configured to have a tapered protrusion 3 protruding from the surface side of a light-transmitting substrate 2. The protrusion 3 is constituted by a columnar columnar structure portion 4 formed on the substrate 2 and a truncated cone-shaped cone-shaped structure portion 5 formed on the columnar structure portion 4 and constituting the main body of the probe. . Further, an embedding material 6 embedded on the periphery of the columnar structure portion 4 on the substrate 2 is provided. A material whose refractive index is lower than that of the columnar structure portion 4 is used. In the present embodiment, a plurality of, for example, two protrusions 3 are formed on the substrate 2 in an array form. Further, the slope portion of the conical structure portion 5 and the surface of the filling material 6 are covered with a light shielding film 7 described later.
[0043]
The optical pickup device according to the present embodiment includes a semiconductor probe 11 as a light source that emits laser light, a laser emitted from the semiconductor laser 11, together with the planar probe 1 that is closely disposed with the protrusion 3 side as the optical recording medium D side. A collimating lens 12 that collimates the light, a beam splitter 13 that deflects the collimated laser beam toward the projection 3 side of the planar probe 1, and the deflected laser beam from the back side of the substrate of the planar probe 1. The objective lens 14 is provided as a condensing means for condensing light at the base of the protrusion 3 (columnar structure 4), and is condensed from the objective lens 14 onto the root of the protrusion 3 (columnar structure 4). The near-field light 15 having a spot diameter equal to or less than the diffraction limit of the light can be emitted from the tip side of the conical structure portion 5 by passing the laser beam through the columnar structure portion 4 and the conical structure portion 5. Accordingly, the recording pattern 16 is recorded on an optical recording medium D which closely facing the tip of the cone-shaped structure 5. A light receiving optical system 17 is provided on the return light side of the beam splitter 13. The optical recording medium D is driven to rotate by a spindle motor or the like (not shown).
[0044]
In such a configuration, when the laser beam is emitted from the semiconductor laser 11, the laser beam incident in the focused state from the substrate 2 side to the root portion of the columnar structure portion 4 through the objective lens 14 is projected. 3 is reflected on the boundary surface with air (the flat surface 5a at the tip of the conical structure 5). At this time, a part of the laser light incident on the protrusion 3 crosses the boundary surface (the flat surface 5a at the tip of the conical structure 5), and only the non-propagating electric field component oozes out from the boundary surface to the optical recording medium D side. A region (near field) is formed. Due to the characteristics of the near-field light 15, the near-field light 15 has a lateral extent only about the same as the size of the plane 5 a serving as an opening. The dimension of the flat surface 5a serving as the opening is set to be smaller than the wavelength of the laser beam to be used, and the distance between the protrusion 3 and the optical recording medium D is set to be approximately the same as the diameter of the flat surface 5a of the protrusion 3. Therefore, the recording surface of the optical recording medium D can be irradiated with the near-field light 15 that is a non-propagating electric field component that has oozed out into the near-field. Thereby, it is possible to obtain a resolution exceeding the diffraction limit of light.
[0045]
In such an operation, the planar probe 1 according to the present embodiment has an embedding material 6 having a low refractive index around the columnar structure portion 4 having a high refractive index, as shown in FIG. , That is, a structure equivalent to a core and a clad in an optical fiber, and light incident on the base of the columnar structure portion 4 is totally reflected by the columnar structure portion 4 and has a very low loss and a cone shape. Introduced into the structure 5. As a result, near-field light 15 having a spot diameter with high efficiency and less than the diffraction limit of light is emitted from the tip of the cone-shaped structure 5, and the recording pattern 16 is recorded on the optical recording medium D installed near the tip of the cone-shaped structure 5. Can be formed.
[0046]
Next, a method for manufacturing such a planar probe 1 will be described with reference to FIGS. First, as shown in FIG. 3A, the columnar structure portion 4 is formed on the substrate 2. A known technique may be used to form the columnar structure portion 4. Specifically, there are the following methods.
(1) By machining such as a milling machine or electric discharge machining.
{Circle around (2)} A columnar resist pattern is formed on the substrate, and anisotropic etching is performed using this resist pattern as a mask.
(3) A sacrificial layer is formed on the substrate, a through hole is formed in the sacrificial layer by a normal photolithography-etching process, a columnar material is embedded in the through hole by a method such as CVD or sputtering, and the sacrificial layer is removed. .
[0047]
Next, as shown in FIG. 3B or FIG. 3C, the periphery of the columnar structure portion 4 is embedded with an embedding material 6. The height of the embedding material 6 may be the same as that of the columnar structure portion 4 as shown in FIG. 3B, or may be a height that covers the columnar structure portion 4 as shown in FIG. . The embedding material 6 can be etched with the same etching solution or etching gas as the material of the columnar structure portion 4 in addition to a material having a lower refractive index than the material of the columnar structure portion 4 and etched from the material of the columnar structure portion 4. Use fast rate materials.
[0048]
As a specific embedding material, an optical resin is suitable. Various optical resins are commercially available, and have an advantage that the selection range of the etching rate and the refractive index is wide. It is also possible to use a material that is liquid and becomes glass by firing (for example, OCD manufactured by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd.). This material has an advantage that the etching rate and the refractive index can be controlled by the firing conditions. These materials can be formed by a method such as dipping or spin coating. Further, as the filling material, various materials formed by a method such as CVD or sputtering can be used.
[0049]
Next, as shown in FIG. 3D, etching is performed by isotropic etching. At this time, since the etching rate of the material of the embedding material 6 is faster than that of the material of the columnar structure portion 4, the columnar structure portion 4 is left as the etching progresses. Specifically, as shown in an enlarged view in FIG. 4, the material of the columnar structure portion 4 is the vertical direction V. 1 , Horizontal direction H 1 As the burying material 6 disappears by etching, the shape of the conical structure portion 5 is taken. In FIG. 3 (d) and FIG. 4, dH 1 Indicates the etching amount of the filling material 6.
[0050]
The angle (vertical angle) of the conical structure portion 5 is determined by the ratio between the etching rate of the material of the filling material 6 and the etching rate of the material of the columnar structure portion 4. That is, the larger the value of (the etching rate of the material of the burying material 6 / the etching rate of the material of the columnar structure 4), the more the cone-shaped structure 5 having a sharp tip.
[0051]
When the etching is finished when the conical structure portion 5 has a suitable value, the tip-shaped planar probe 1 as shown in FIG. 3E or FIG. 3F is obtained. The shape of the conical structure portion 5 at this time is defined by the ratio between the etching rate of the filling material 6 and the etching rate of the columnar structure portion 4 and the etching time. If the etching is completed when the etching amount of the material of the columnar structure portion 4 is equal to or less than the radius, as shown in FIG. 3E, a truncated cone-shaped cone-shaped structure portion 5 having a flat surface 5a at the tip is obtained. . In order to obtain a conical shape as shown in FIG. 3 (f), the etching amount of the material of the columnar structure portion 4 may be set to be equal to or larger than the radius. In addition, if the etching is continued even after the etching amount of the material of the columnar structure portion 4 becomes equal to or larger than the column radius, the cone-shaped structure portion 5 having a sharper tip is obtained.
[0052]
When the planar probe 1 is manufactured by the manufacturing method of the present embodiment, the thickness of the base portion of the protrusion 3 can be controlled by the size (diameter) of the columnar structure portion 4, and the etching rate of the material of the burying material 6 can be controlled. The angle (vertical angle) of the conical structure 5 can be controlled by the ratio of the etching rate of the material of the columnar structure 4 and the shape of the protrusion 3 can be controlled.
[0053]
Further, the material of the substrate 2, the columnar structure portion 4 and the conical structure portion 5 at this time is the same material, specifically, quartz or optical glass in terms of availability, ease of processing, and light transmittance. Is suitable.
[0054]
Incidentally, when not using the structure / manufacturing method of the present embodiment, it is necessary to have a structure as shown in FIG. When the planar probe 101 having no columnar structure as shown in FIG. 11A is formed, the etching time is determined by the thickness of the embedding material (= the height of the columnar structure), and the embedding material The ratio of the etching rate of the columnar structure material and the etching rate of the columnar structure material is determined by the material used and the etching conditions, so that the thickness of the embedded material (= the height of the columnar structure) is adjusted to the target cone-shaped structure portion 102. Must be strictly controlled. Further, when the planar probe 103 having the structure as shown in FIG. 11B is formed, a step of removing the filling material is required after the target cone-shaped structure portion 104 is completed.
[0055]
By using the structure / manufacturing method of the present embodiment, there is an advantage that the height of the columnar structure portion 4 does not need to be strictly controlled as compared with the structure / manufacturing method of FIG. In other words, there is an advantage that a margin at the time of manufacturing can be increased. Further, as compared with the structure of FIG. 11B, there is an advantage that the step of removing the filling material can be omitted and the number of manufacturing steps is smaller.
[0056]
As a specific example, a photosensitive resin pattern having a diameter of 2 μm and a height of 2 m is formed on a quartz substrate 2 for a cylindrical columnar structure, and subsequently, C 4 F 8 ECR etching using a gas was performed to obtain a columnar structure 4 having a base of 2 μm and a height of 3 μm as shown in FIG.
[0057]
The substrate 2 was spin-coated with OCD (manufactured by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd.) and baked to obtain an embedded material 6 in an embedded state as shown in FIG. Then, the structure of the flat probe 1 as shown in FIG. 3E or FIG. 3F was obtained by etching with hydrofluoric acid. The shape of FIG. 3E or FIG. 3F is controlled by the etching time.
[0058]
At this time, by adding cobalt ions to the OCD, the embedding material 6 is colored (absorbs part of visible light wavelength). If the wavelength of 730 nm is used for the recording and reading light used in the optical pickup device, the embedding material 6 can be colored without absorbing the recording and reading light, and the probe position (position of the conical structure portion 5) can be easily discriminated. Thus, it is possible to form the planar probe 1 that can easily align the optical axis when introducing light.
[0059]
By the way, as shown in FIG. 1, the planar probe 1 of the present embodiment is a portion excluding the flat surface 5 a at the tip of the conical structure portion 5 on the surface side of the substrate 2, that is, a slope portion of the conical structure portion 5. The planar probe 1 is configured such that the surface of the embedding material 6 is covered with a light shielding film 7 made of a metal film such as Al. More specifically, after the surface of the flat probe 1 formed as described above is formed with 2000 Al of Al film by sputtering, the Al film at the tip of the protrusion 3 is removed by FIB, whereby the plane with the light-shielding film 7 is provided. The mold probe 1 is obtained.
[0060]
According to such a planar probe 1, when the recording / reproducing is performed on the optical recording medium using the optical pickup device, the light shielding film 7 indicates that near-field light is generated from a portion other than the tip of the conical structure portion 5. Can be prevented.
[0061]
A second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The same parts as those shown in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is also omitted (the same applies to the following embodiments).
[0062]
In the present embodiment, the photosensitive resin pattern for the protective wall is formed at the same time as the photosensitive resin pattern for the columnar columnar structure portion, so that a protrusion is formed around the protrusion 3 on the surface side of the substrate 2 as shown in FIG. The protective wall 8 for preventing damage 3 is also formed at the same time.
[0063]
The protective wall 8 is also integrally formed of the same material as the substrate 2 and the protrusion 3, and the height from the substrate surface is also the same height as the protrusion 3. By making the height of the protective wall 8 the same as that of the protrusion 3, the protective wall 8 becomes an obstacle when the flat probe 1 is applied to an optical pickup device and used for recording / reproducing with respect to the optical recording medium D. The tip of the protrusion 3 can be brought close to the optical recording medium.
[0064]
Here, the planar shape of the protective wall 8 can take any appropriate shape, and can be an annular shape, a square frame shape, a triangular frame shape, an elliptical shape, or the like surrounding the protrusion 3. However, when applied to the optical pickup device as in the present embodiment, as shown in FIG. 6, the planar shape is substantially U-shaped, and the protrusion 3 is formed except for a part of the opening 8a. The flat probe 1 is arranged so as to continuously surround the periphery, and the position and direction of the planar probe 1 are positioned so that the opening 8a is positioned downstream with respect to the rotation direction of the optical recording medium D that is rotationally driven. Is preferred. According to this, when recording / reproducing in the recording / reproducing apparatus, an air flow is generated around the protrusion by the rotation of the optical recording medium D. Since the flat probe 1 is arranged so that the opening 8a of the protective wall 8 is positioned downstream of the protrusion 3 with respect to the airflow generated by the rotation of the optical recording medium D, the protrusion 3 and the protective wall 8 are arranged. It is possible to remove foreign matter between the protective wall 8 and the projection 3 by using the air flow, and to suppress the accumulation of foreign matter between the protective wall 8 and the protrusion 3.
[0065]
Furthermore, as shown in FIG. 7, the planar shape is a shape that continuously surrounds the periphery of the protrusion 3 except for some openings 8a, and is symmetrical with the opening 8a with the protrusion 3 in between. It is preferable to have a shape in which a cusp portion 8b that cusps toward the direction away from the protrusion 3 is provided at a certain position. Here, it is preferable to position the arrangement position / direction of the flat probe 1 so that the apex portion 8b is positioned upstream with respect to the rotation direction of the optical recording medium D that is rotationally driven. According to this, the air flow generated by the rotation of the optical recording medium is diverted in the left-right direction by the apex portion 8b at the position of the protective wall 8, and therefore, by using this air flow, foreign matter is surrounded around the protective wall 8. It is possible to prevent the foreign matter from being deposited on the inner peripheral side and the outer peripheral side of the protective wall 8.
[0066]
A third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the present embodiment, in configuring the flat probe 1, a material that cannot be molded into a substrate as a probe material or difficult to mold, or has low transmittance due to requirements such as a refractive index, a transmittance, and a wavelength used, This is in consideration of a case where it is necessary to use a material that needs to be thinly used as a substrate. For this reason, the planar probe 1 according to the present embodiment is configured to include a translucent support material as the backing material 22 on the back side of the substrate 21.
[0067]
For example, the Si wafer 21 was anodically bonded to the glass substrate 22, the Si wafer 21 was polished, and formed to a thickness of Si 5 μm. Thereafter, a photosensitive resin pattern for the columnar columnar structure portion having the same shape was formed on the Si wafer 21 under the same conditions as in the specific example described above. Then SF 6 ECR etching using a gas was performed to cover the entire surface of the Si wafer 21 (2 μm) of the probe material on the glass substrate 22, and the Si columnar structure portion 4 having a base of 2 μm and a height of 3 μm was obtained thereon. The substrate 21 was spin-coated with OCD (manufactured by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd.) and baked to obtain an embedded state of the embedded material 6. Thereafter, the planar probe 1 as shown in FIG. 8 is obtained by etching with hydrofluoric acid in the same manner as in the specific example described above.
[0068]
As a material for forming the backing material 22, for example, a light-transmitting material such as quartz can be used in addition to the glass described above.
[0069]
As a material for forming the substrate 21, that is, the protrusion 3, for example, in addition to the above-mentioned Si, diamond, Si 3 N 4 Etc. can be used. Diamond, Si 3 N 4 , Si, etc. are formed on the surface of the backing material 22 by sputtering or CVD (Chemical Vapor Deposition) to form a diamond film, Si 3 N 4 Used as a film or Si film.
[0070]
Other materials for forming the substrate 21, that is, the protrusion 3, include single crystal Si, SiO. 2 , Ge, glass, crystal quartz, C (diamond), amorphous Si, microcrystal (microcrystal) Si, polycrystalline Si, Si x N y (x and y are optional), TiO 2 , ZnO, TeO 2 , Al 2 O 3 , Y 2 O 3 , La 2 O 2 S, LiGaO 2 , BaTiO 3 , SrTiO 3 , PbTiO 3 , KNbO 3 , K (Ta, Nb) O 3 (KTN), LiNbO 3 LiTaO 3 , Pb (Mg 1/3 Nb 2/3 ) O 3 , (Pb, La) (Zr, Ti) O 2 , (Pb, La) (Hf, Ti) O 3 , PbGeO 3 , Li 2 GeO 3 , MgAl 2 O 4 CoFe 2 O 4 , (Sr, Ba) Nb 2 O 6 , La 2 Ti 2 O 7 , Nd 2 Ti 2 O 7 , Ba 2 TiSi 12 O 8 , Pb 5 Ge 3 O 11 , Bi 4 Ge 3 O 12 , Bi 4 Si 3 O 12 , Y 3 Al 5 O 12 , Gd 3 Fe 5 O 12 , (Gd, Bi) 3 Fe 5 O 12 , Ba 2 NaNbO 15 , Bi 12 GeO 2 O, Bi 12 SiO 2 , Ca 12 Al 14 O 33 , LiF, NaF, KF, RbF, CsF, NaCl, KCl, RbCl, CsCl, AgCl, TlCl, CuCl, LiBr, NaBr, KBr, CsBr, AgBr, TlBr, LiI, NaI, KI, CsI, Tl (Br, I ), Tl (Cl, Br), MgF 2 , CaF 2 , SrF 2 , BaF 2 , PbF 2 , Hg 2 CI 2 , FeF 3 , CsPbCl 3 , BaMgF 4 , BaZnF 4 , Na 2 SbF 5 LiClO 4 ・ 3H 2 O, CdHg (SCN) 4 , ZnS, ZnSe, ZnTe, CdS, CdSe, CdTe, α-HgS, PbS, PbSe, EuS, EuSe, GaSe, LiInS 2 , AgGaS 2 , AgGaSe 2 TiInS 2 TiInSe 2 , TlGaSe 2 , TlGaS 2 , As 2 S 3 , As 2 Se 3 , Ag 3 AsS 3 , Ag 3 SbS 3 , CdGa 2 S 4 , CdCr 2 S 4 , TlTa 3 S 4 , Tl 3 TaSe 4 , Tl 3 VS 4 , Tl 3 AsS 4 , Tl 3 PSe 4 , GaP, GaAs, GaN, (Ga, Al) As, Ga (As, P), (InGa) P, (InGa) As, (Ga, AI) Sb, Ga (AsSb), (lnGa) (AsP), (GaAI) (AsSb), ZnGeP 2 , CaCO 3 , NaNO 3 , Α-HIO 3 , Α-LiIO Three , KIO 2 F 2 , FeBO 3 , Fe 3 BO 6 , KB 5 O 8 ・ 4H 2 O, BeSO 4 ・ 2H 2 O, CuSO 4 ・ 5H 2 O, Li 2 SO 4 ・ H 2 O, KH 2 PO 4 , KD 2 PO 4 , NH 4 H 2 PO 4 , KH 2 AsO 4 , KD 2 AsO 4 CSH 2 AsO 4 , CsD 2 AsO 4 , KTiOPO 4 , RbTiOPO 4 , (K, Rb) TiOPO 4 , PbMoO 4 , Β-Gd 2 (MoO 4 ) 3 , Β-Tb 2 (MoO 4 ) 3 , Pb 2 MoO 5 , Bi 2 WO 6 , K 2 MoOS 2 ・ KCl, YVO 4 Ca 3 (VO 4 ) 2 , Pb 5 (GeO 4 ) (VO 4 ) 2 , CO (NH 2 ) 2 , Li (COOH) · H 2 O, Sr (COOH) 2 , (NH 4 CH 2 COOH) 3 H 2 SO 4 , (ND 4 CD 2 COOD) 3 D 2 SO 4 , (NH 4 CH 2 COOH) 3 H 2 BeF, (NH 4 ) 2 C 2 O 4 ・ H 2 O, C 4 H 3 N 3 O 4 , C 4 H 9 NO 3 , C 6 H 4 (NO 2 ), C 6 H 4 NO 2 Br, C 6 H 4 NO 2 CI, C 6 H 4 NO 2 NH 2 , C 6 H 4 (NH 4 ) OH, C 6 H Four (CO 2 ) 2 HCs, C 6 H 4 (CO 2 ) 2 HRb, C 6 H 3 NO 2 CH 3 NH 2 , C 6 H 3 CH 3 (NH 2 ) 2 , C 6 H 12 O 5 ・ H 2 OKH (C 8 H 4 O 4 ), ClOH 11 N 3 O 6 , [CH 2 ・ CF 2 ] n or the like can be used.
[0071]
A fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the present embodiment, with respect to the flat probe 1, the columnar structure portion 4 and the conical structure portion 5 are made of the same material but different from the substrate 2.
[0072]
As a specific example, for example, quartz is prepared as the substrate 2, and an aluminum film 3 μm is formed as a sacrificial layer on the quartz by a sputtering method, and the sacrificial layer is penetrated with a diameter of 2 μm by a normal photolithography-etching process. A hole is formed, and then Si is buried in the through-hole as a material of the columnar structure portion 4 by CVD, and aluminum is removed by etching to obtain a columnar structure portion 4 made of Si having a base of 2 μm and a height of 3 μm on quartz. It was. OCD (manufactured by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd.) was spin-coated and fired on this Si to obtain an embedded state of the embedded material 6. Thereafter, the planar probe 1 as shown in FIG. 9 is obtained by etching with hydrofluoric acid in the same manner as in the specific example described above.
[0073]
Therefore, for example, a material that is difficult to form into a plate by itself, or a material whose strength and handleability are reduced by thinning it even though it needs to be thin because of low transmittance. Can be used for the substrate, increasing the choice of substrate material.
[0074]
Also in the present embodiment, as the material for the columnar structure portion 4 and the conical structure portion 5, various materials as described above as the substrate 21 material in the third embodiment can be used.
[0075]
A fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the planar probe 1 according to the present embodiment, light incident on the back surface side of the substrate 2 (or the backing material 22) from the back surface side in correspondence with the position of the protrusion 3 is the root of the protrusion 3 (columnar structure portion 4). The convex lens shape part 31 as a condensing function part condensed on a part is integrally formed.
[0076]
According to the planar probe 1 of the present embodiment, the objective lens 14 can be dispensed with when configuring the optical pickup device. Further, in the configuration example as shown in FIG. 1, it is necessary to align the three optical axes of the light source 11, the objective lens 14, and the planar probe 1, whereas according to the structure of the present embodiment, the light source 11- Convex lens-shaped part 31 (= planar probe 1) is advantageous in that it is sufficient to align the optical axes at two locations, and the assembly is facilitated.
[0077]
As a specific manufacturing method, a planar probe having a basic structure was obtained by the same method as the specific example described above. Next, after forming a circular photosensitive resin pattern at a position corresponding to the protrusion 3 on the back side of the substrate 2, the photosensitive resin is softened and aggregated by baking at 160 ° C. for 1 hour to form a convex lens-shaped photosensitive resin pattern. Formed. Subsequently, C on the back surface of the substrate 2 4 F 8 ECR etching using a gas (the etching ratio between the photosensitive resin and the quartz substrate is approximately 1: 2) is performed until the resin pattern is completely removed, whereby the convex lens-shaped portion 21 is integrally formed. A mold probe 1 was obtained.
[0078]
【The invention's effect】
According to the planar probe of the first aspect of the present invention, an embedding material having a refractive index lower than that of the columnar structure portion is embedded around the columnar structure portion that forms a part of the protrusion, so that the core of the optical fiber It has the same structure as the clad, and light incident on the base of the columnar structure can be totally reflected by the columnar structure, so that it can be introduced into the cone structure with low loss, closer to the tip of the cone It is possible to generate the field light with high efficiency, and the height of the columnar structure is not required to be strict, and a margin at the time of manufacturing can be increased, and there is no need to remove the embedded material. The removal process can also be omitted.
[0079]
According to the second aspect of the present invention, in the planar probe according to the first aspect, the probe position, that is, the position of the protrusion is determined by, for example, coloring the embedding material so as to be transparent to the used wavelength light. It can be easily discriminated, and optical axis alignment at the time of light introduction can be easily performed.
[0080]
According to a third aspect of the present invention, in the planar probe according to the first or second aspect, the columnar structure portion is formed in a columnar shape, and the conical structure portion is formed in a conical shape or a truncated cone shape. Therefore, it is possible to generate near-field light with higher efficiency.
[0081]
According to the invention described in claim 4, in the planar probe according to any one of claims 1 to 3, the substrate, the columnar structure portion, and the conical structure portion are integrally formed of the same material. The material does not require special processing, and the material can be easily and inexpensively obtained.
[0082]
According to the invention described in claim 5, in the planar probe according to claim 4, by forming the substrate and the protrusion with quartz or optical glass, the material is easily obtained at low cost, and has an excellent refractive index, It is possible to provide a planar probe that has transmittance and generates high-efficiency near-field light.
[0083]
According to a sixth aspect of the present invention, in the planar probe according to any one of the first to third aspects, the columnar structure portion and the conical structure portion are made of the same material and different from the substrate. Therefore, for example, it is difficult to form a plate by itself, or it may be necessary to reduce the thickness because the transmittance is low. New materials can be used for the substrate and the choice of substrate material can be increased.
[0084]
According to the invention described in claim 7, in the planar probe according to any one of claims 1 to 3, the substrate is backed by a translucent support material provided on the back side thereof. For example, a substrate made of a material that is difficult to be formed into a plate by itself or a material whose strength and handleability are reduced by thinning although it needs to be thin because of low transmittance. And the selectivity of the refractive index, transmittance, and wavelength used can be increased.
[0085]
According to the invention described in claim 8, in the planar probe according to any one of claims 1 to 7, the substrate includes a protective wall formed around the protrusion by the same material as the protrusion on the surface side of the substrate. By protecting the protrusion with a protective wall against an impact applied from the surroundings, the mechanical breakage can be prevented.
[0086]
According to the ninth aspect of the present invention, in the planar probe according to any one of the first to eighth aspects, since the light shielding film that covers at least the slope portion of the front structure portion is provided, for example, the planar probe is used. Thus, when recording / reproducing with respect to the optical recording medium, it is possible to prevent the near-field light from being generated from a portion other than the tip of the protrusion by the light shielding film, and the light use efficiency can be improved.
[0087]
According to a tenth aspect of the present invention, in the planar probe according to any one of the first to ninth aspects, for example, when recording / reproducing is performed on an optical recording medium using the planar probe, the light is incident from the back side. By using the planar probe of the present invention that includes a condensing function unit that condenses light at the base of the protrusion, it is not necessary to separately use a condensing lens.
[0088]
According to the eleventh aspect of the present invention, in the planar probe according to any one of the first to tenth aspects, a plurality of protrusions are arranged in an array on the surface side of the substrate. This is effective for speeding up recording / reproducing with respect to an optical recording medium using a mold probe.
[0089]
According to the planar probe manufacturing method of the twelfth aspect of the present invention, it is not necessary to strictly control the height of the columnar structure, the manufacturing margin can be increased, and the embedded material is removed. No manufacturing process is required, and for example, it is possible to provide a manufacturing method effective for forming a planar probe as in the inventions of claims 1 to 11.
[0090]
According to the optical pickup device of the thirteenth aspect of the present invention, since the flat probe according to any one of the first to ninth or eleventh aspects is provided, when the flat probe is used for recording / reproducing with respect to the optical recording medium, Efficient near-field light can be generated and recording / reproducing operation can be performed satisfactorily.
[0091]
According to the optical pickup device of the fourteenth aspect of the invention, in addition to the effect of the thirteenth aspect of the invention, for example, when recording / reproducing is performed on the optical recording medium using a flat probe, the light is incident from the back side. It is not necessary to use a condensing lens separately by providing the flat type probe according to claim 10 provided with a condensing function part which condenses light at the base part of a projection, and between a light source and a condensing function part The alignment of the optical axes is sufficient, and the assemblability can be improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an optical pickup device showing a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view showing the protruding portion.
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing a method of manufacturing a planar probe in the order of steps.
FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view showing a part of the process in the middle of the process.
FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing a planar probe according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a schematic plan view showing an example of the protective wall.
FIG. 7 is a schematic plan view showing another example of the protective wall.
FIG. 8 is a schematic sectional view showing a planar probe according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a schematic sectional view showing a planar probe according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a schematic sectional view showing a planar probe according to a fifth embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a schematic cross-sectional view showing a planar probe showing a proportionality.
[Explanation of symbols]
1 Planar probe
2 Substrate
3 Protrusions
4 Columnar structure
5 Conical structure
6 Embedding material
7 Shading film
8 Protective wall
11 Light source
14 Condensing means
21 Substrate
22 Support material
31 Condensing function unit

Claims (14)

透光性を有する基板と、
この基板上に形成された透光性を有する柱状構造部と、
この柱状構造部上に形成されて前記柱状構造部とともに突起を形成する錐状構造部と、
前記柱状構造部の材料より低屈折率の材料よりなり前記基板上の当該柱状構造部周囲に埋め込まれた埋め込み材と、
を備える平面型プローブ。
A substrate having translucency;
A translucent columnar structure formed on the substrate;
A conical structure part formed on the columnar structure part to form a protrusion together with the columnar structure part;
An embedding material made of a material having a lower refractive index than the material of the columnar structure portion and embedded around the columnar structure portion on the substrate;
A planar probe comprising:
前記埋め込み材は、使用対象となる光波長に対して透明で、少なくとも可視光の一部の波長を吸収する材料よりなる請求項1記載の平面型プローブ。The planar probe according to claim 1, wherein the embedding material is made of a material that is transparent to a light wavelength to be used and absorbs at least a part of visible light. 前記柱状構造部は円柱状形状に形成され、前記錐状構造部は円錐状又は円錐台形状に形成されている請求項1又は2記載の平面型プローブ。The planar probe according to claim 1 or 2, wherein the columnar structure portion is formed in a columnar shape, and the cone-shaped structure portion is formed in a conical shape or a truncated cone shape. 前記基板と前記柱状構造部と前記錐状構造部とが同一材料により一体に形成されている請求項1ないし3の何れか一記載の平面型プローブ。The planar probe according to any one of claims 1 to 3, wherein the substrate, the columnar structure portion, and the conical structure portion are integrally formed of the same material. 前記同一材料が、石英又は光学ガラスである請求項4記載の平面型プローブ。The planar probe according to claim 4, wherein the same material is quartz or optical glass. 前記柱状構造部と前記錐状構造部とが同一材料であって、前記基板とは異なる材料により形成されている請求項1ないし3の何れか一記載の平面型プローブ。The planar probe according to any one of claims 1 to 3, wherein the columnar structure portion and the conical structure portion are made of the same material and different from the substrate. 前記基板は、その裏面側に設けられて透光性を有する支持材料により裏打ちされている請求項1ないし3の何れか一記載の平面型プローブ。The planar probe according to any one of claims 1 to 3, wherein the substrate is backed by a translucent support material provided on the back side thereof. 前記基板の表面側において前記突起と同一材料によりこの突起の周囲に形成された保護壁を備える請求項1ないし7の何れか一記載の平面型プローブ。The planar probe according to any one of claims 1 to 7, further comprising a protective wall formed around the protrusion by the same material as the protrusion on the surface side of the substrate. 少なくとも前記錐状構造部の斜面部分を被覆する遮光膜を備える請求項1ないし8の何れか一記載の平面型プローブ。The planar probe according to any one of claims 1 to 8, further comprising a light shielding film that covers at least a slope portion of the conical structure portion. 前記基板又は前記支持材料の裏面側に形成されて、裏面側から入射する光を前記柱状構造部の根元部に集光させる集光機能部を備える請求項1ないし9の何れか一記載の平面型プローブ。The flat surface according to any one of claims 1 to 9, further comprising a condensing function unit that is formed on a back surface side of the substrate or the support material and collects light incident from the back surface side on a root portion of the columnar structure portion. Type probe. 前記突起は、前記基板の表面側において複数個がアレイ状に配列形成されている請求項1ないし10の何れか一記載の平面型プローブ。The planar probe according to any one of claims 1 to 10, wherein a plurality of the protrusions are arranged in an array on the surface side of the substrate. 透光性を有する基板上に透光性材料による柱状構造部を形成する工程と、
前記基板上の前記柱状構造部周囲に当該柱状構造部の材料と同一のエッチング液又はエッチングガスでエッチングされかつ前記柱状構造部の材料より低屈折率の材料よりなり当該柱状構造部の材料よりエッチングレートの速い埋め込み材を埋め込む工程と、
前記柱状構造部と前記埋め込み材とを等方性エッチングでエッチングして前記柱状構造部上に錐状構造部を形成する工程と、
を含む平面型プローブの製造方法。
Forming a columnar structure portion made of a translucent material on a substrate having translucency;
The periphery of the columnar structure on the substrate is etched with the same etching solution or etching gas as the material of the columnar structure, and is made of a material having a lower refractive index than the material of the columnar structure, and is etched from the material of the columnar structure. A process of embedding a fast-rate embedding material;
Etching the columnar structure portion and the filling material by isotropic etching to form a conical structure portion on the columnar structure portion;
A method of manufacturing a planar probe including:
光記録媒体に対して照射する光を発する光源と、
前記光記録媒体側に突起の先端が位置するように配設される請求項1ないし9又は11の何れか一記載の平面型プローブと、
前記光源から出射された光を前記突起の根元部に集光させる集光手段と、
を備える光ピックアップ装置。
A light source that emits light to irradiate the optical recording medium;
The planar probe according to any one of claims 1 to 9 or 11, which is disposed so that a tip of a protrusion is positioned on the optical recording medium side;
Condensing means for condensing the light emitted from the light source at the base of the protrusion;
An optical pickup device comprising:
光記録媒体に対して照射する光を発する光源と、
前記光記録媒体側に突起の先端が位置するように配設され、前記光源から出射された光を集光機能部により前記突起の根元部に集光させる請求項10記載の平面型プローブと、
を備える光ピックアップ装置。
A light source that emits light to irradiate the optical recording medium;
The planar probe according to claim 10, wherein the planar probe is disposed so that a tip of the projection is positioned on the optical recording medium side, and condenses the light emitted from the light source on a root portion of the projection by a condensing function unit;
An optical pickup device comprising:
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