JP4135150B2 - Optical information recording / reproducing apparatus - Google Patents

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Description

本発明は、超高密度かつ高速にデータの記録再生を行うことが可能な光情報記録媒体を用いた光情報記録再生装置関するものである。 The present invention relates to an optical information recording and reproducing apparatus using an optical information recording medium capable of recording and reproducing data in very high density and high speed.

近年、オーディオおよびビデオ動画像ファイル、テキストファイルなどのような多様なタイプの情報が組み合わされたマルチメディア時代がめざましい勢いで発展してきており、それに伴い大容量の情報を迅速に処理し格納する大容量の情報の記録および格納媒体が必須となってきている。   In recent years, the multimedia era, in which various types of information such as audio and video moving image files and text files are combined, has been developing at a remarkable pace. Recording and storage media for capacity information has become essential.

今後、更に普及が予想される高鮮明(High-Definition)動画像とVOD(Video-On-Demand)のような双方向性画像通信が実現されると、必要とされる情報記録媒体および格納媒体の容量は更に増大することになる。   If bidirectional communication such as High-Definition video and VOD (Video-On-Demand), which are expected to become more popular in the future, will be realized, the required information recording medium and storage medium The capacity of will increase further.

このような状況において、現在、多くの記録および再生方式が提案されているが、このようなデータの記録再生方法の一つとして、光を用いて記録媒体に記録、再生する方法がある。   Under such circumstances, many recording and reproducing methods have been proposed at present. One of such data recording and reproducing methods is a method of recording and reproducing on a recording medium using light.

光を用いた記録方法の代表的な例として、次のような方法が知られている。
(a)特定の高分子材料に所定の光を照射し、局所的にその分子構造を変化させ、それによってその部分の屈折率を変化させる方法。
The following method is known as a typical example of a recording method using light.
(A) A method of irradiating a specific polymer material with predetermined light to locally change its molecular structure, thereby changing the refractive index of the portion.

(b)一般に希土類金属と遷移金属からなるアモルファス合金薄膜を所定の磁界中で光を照射し、局所的にキュリー点または補償点以上に加熱し、それによってその部分の磁化方向を変化させる方法。 (B) A method in which an amorphous alloy thin film generally composed of a rare earth metal and a transition metal is irradiated with light in a predetermined magnetic field and locally heated above the Curie point or the compensation point, thereby changing the magnetization direction of the portion.

(c)レーザ光照射により物質を融点以上に加熱し、その後急冷することによりアモルファス相を形成し、あるいは結晶化転移点以上の温度から徐冷することにより結晶相を形成したりすることにより、結晶−アモルファス間を可逆的に構造変化させる方法。 (C) by heating the substance to the melting point or higher by laser light irradiation and then rapidly cooling to form an amorphous phase, or by gradually cooling from a temperature above the crystallization transition point to form a crystalline phase, A method of reversibly changing the structure between crystal and amorphous.

これらの方法は、レーザ光をレンズ光学系で集光したものを記録媒体に照射するため、このレーザ光のスポット径が記録マークの大きさを決定する重要なパラメータになっている。すなわち、レーザ光のスポットの大きさを小さくすればするほど、光記録媒体に多くの情報を記録することができ、高記録密度化することができる。   Since these methods irradiate the recording medium with the laser beam condensed by the lens optical system, the spot diameter of the laser beam is an important parameter for determining the size of the recording mark. That is, the smaller the laser beam spot size, the more information can be recorded on the optical recording medium, and the higher the recording density.

このためには、レーザ光の波長を短くし、光ピックアップの対物レンズの開口数(NA)を増加させればよい。しかし、レーザ光の波長を短かくし、対物レンズの開口数を増加させることによって低減可能なレーザ光のスポットの大きさは、高々該レーザ光の波長程度までである。   For this purpose, the wavelength of the laser beam is shortened and the numerical aperture (NA) of the objective lens of the optical pickup is increased. However, the spot size of the laser beam that can be reduced by shortening the wavelength of the laser beam and increasing the numerical aperture of the objective lens is at most about the wavelength of the laser beam.

例えば、レーザ光の波長を短かくするため、現在、DVDの光源として用いられる赤色半導体レーザ(〜660nm)に代わって、青色半導体レーザ(〜400nm)をDVDの光源に用いると、DVDの単位面積当たり記録可能な情報量は、赤色半導体レーザを用いた場合の記録媒体の情報量に比べて、約2.5倍ほど向上させることができる。   For example, if a blue semiconductor laser (-400 nm) is used as a DVD light source instead of a red semiconductor laser (-660 nm) that is currently used as a DVD light source in order to shorten the wavelength of the laser light, the unit area of the DVD The amount of information that can be recorded per hit can be improved by about 2.5 times the amount of information on the recording medium when a red semiconductor laser is used.

しかしながら、このような方法では、光のスポット径は光の回折限界により制限され、記録媒体の記録密度を向上するには限界がある。   However, in such a method, the spot diameter of light is limited by the diffraction limit of light, and there is a limit to improving the recording density of the recording medium.

このような問題点に鑑みて、テラバイト(TB:TeraByte) 級の情報量を処理する際の、従来技術とは全く異なる原理に基づく技術として、近接場光学またはボリュームホログラム(Volume Hologram)、光化学ホールバーニング(photo-chemical hole burning) 、3次元光記録などのような超高密度記録方式が提案されている。   In view of these problems, near-field optics, volume holograms, and photochemical halls are technologies based on principles that are completely different from conventional technologies when processing terabyte (TB) -class information. Ultra-high density recording methods such as burning (photo-chemical hole burning) and three-dimensional optical recording have been proposed.

しかし、前記ボリュームホログラムおよび光化学ホールバーニングにおいては、記録媒体の使用環境に大きな制約があり、実用化し難いという欠点があった。   However, the volume hologram and the photochemical hole burning have a drawback that it is difficult to put into practical use because there are significant restrictions on the usage environment of the recording medium.

一般に、光の回折理論より、光集束スポットの大きさ(長径)は、光源波長および開口数により決定され、前記光集束スポットの大きさの低減程度により、記録媒体の記録密度の上限が決定される。   In general, from the light diffraction theory, the size (major axis) of the light focusing spot is determined by the wavelength of the light source and the numerical aperture, and the upper limit of the recording density of the recording medium is determined by the degree of reduction of the size of the light focusing spot. The

さらに、光の回折現象は、レンズを用いて光のビームの大きさを小さくするほど、ビームが広くなる性質を有するもので、これを数式に示すと、θ〜λ/d となる。式中、θは回折角を表し、dはビームの直径を表し、λは光の波長を表している。   Furthermore, the light diffraction phenomenon has a property that the beam becomes wider as the size of the light beam is reduced by using a lens, which is expressed as θ˜λ / d. In the equation, θ represents the diffraction angle, d represents the beam diameter, and λ represents the wavelength of light.

従って、レンズを利用してビームの直径dを小さくするほど、回折角θは大きくなり、ビームの直径(大きさ)を所定値以下に低減することはできない。   Therefore, as the beam diameter d is reduced using a lens, the diffraction angle θ increases, and the beam diameter (size) cannot be reduced below a predetermined value.

光記録媒体の記録密度の限界は、d〜1.22λ/NAと近似的に表される光の回折理論により決定される。ここで、NAは対物レンズの開口数を表している。   The limit of the recording density of the optical recording medium is determined by the light diffraction theory approximately expressed as d to 1.22λ / NA. Here, NA represents the numerical aperture of the objective lens.

すなわち、レーザ光の波長(λ)が短いほど、且つ、レンズの開口数(NA)が大きくなるほど、集光されるビームの大きさ(直径)は小さくなり、記録媒体の記録面密度は、スポットの大きさの自乗に反比例して増大し、光の波動性による回折現象により、1ビット当たり記録および再生可能な情報の最小の大きさはほぼ光の波長程度になる。   That is, the shorter the wavelength (λ) of the laser beam and the larger the numerical aperture (NA) of the lens, the smaller the size (diameter) of the focused beam, and the recording surface density of the recording medium is the spot density. The minimum size of information that can be recorded and reproduced per bit is approximately the wavelength of light due to the diffraction phenomenon due to the wave nature of light.

従って、このような従来の技術においては、光の波長を短くし、開口数が大きいレンズを用いて集束光のスポットの大きさを小さくし、記録密度を増大させる方法が用いられ、このような方法により得られる記録密度は、20〜30Gbit/in2 が限界になると予想される。すなわち、従来のシステムでは、光を電磁気波として利用するため、記録密度を向上させるとき、回折限界に伴う制約が避けられないという問題点があった。 Therefore, in such a conventional technique, a method of shortening the wavelength of light, reducing the size of the focused light spot using a lens having a large numerical aperture, and increasing the recording density is used. The recording density obtained by this method is expected to be limited to 20-30 Gbit / in 2 . That is, in the conventional system, since light is used as an electromagnetic wave, when the recording density is improved, there is a problem that a restriction due to a diffraction limit cannot be avoided.

そこで、このような回折限界を克服するため、近接場領域(物質の表面から光波長以下の距離)の近接場に存在する光(近接場光)を記録媒体への光源として用いる方法が提案されている。   In order to overcome such a diffraction limit, a method of using light (near-field light) existing in the near-field in the near-field region (distance below the light wavelength from the surface of the substance) as a light source for the recording medium has been proposed. ing.

これは「光の波長よりも小さい開口から発生する近接場光は原則的に放射されない」という原理を利用したものである。この近接場光を開口付近に位置した記録媒体となる材料と相互作用させることによって記録媒体への情報の記録および再生を行う。これにより、上述した如き回折限界を克服し、従来の光記録の記録密度を飛躍的に向上できる可能性がある。   This is based on the principle that “near-field light generated from an aperture smaller than the wavelength of light is not emitted in principle”. Information is recorded on and reproduced from the recording medium by causing the near-field light to interact with a material to be a recording medium located near the opening. Thereby, there is a possibility that the diffraction limit as described above can be overcome and the recording density of the conventional optical recording can be dramatically improved.

従来の光ディスクにデータを記録、あるいは光ディスクに記録されたデータを再生する記録再生装置(記録再生装置)では、レーザ光を光ディスクのトラック上に正確に走査するため、レーザ光のスポット径がトラック中心から外れていないかを検出している。   In a conventional recording / reproducing apparatus (recording / reproducing apparatus) for recording data on an optical disk or reproducing data recorded on an optical disk, the laser beam spot diameter is the center of the track in order to accurately scan the laser beam on the track of the optical disk. It is detected whether it is not off.

トラック中心から外れていないかの検出は、レーザ光を光ディスク上のトラッキングマークに照射し、反射光に基づく信号を検出することによって行われる。   Detection of whether or not the track is off the center is performed by irradiating a tracking mark on the optical disc with a laser beam and detecting a signal based on the reflected light.

レーザ光がトラック中心から外れることをトラッキングエラーという。トラッキングエラーは、トラッキング信号によって検出される。たとえば、相変化材料等を記録層に使った書き換え可能な記録媒体では、トラッキングの方法としてプリグルーブ法が採用されている。この方法は、基板上に予めレーザヘッドを案内する溝(プリグルーブ)を形成しておき、この溝端部で生じる光の回折を利用して、レーザビームが溝の中央部に照射されるようにサーボをかける方法である。   The fact that the laser beam deviates from the track center is called tracking error. A tracking error is detected by a tracking signal. For example, a rewritable recording medium using a phase change material or the like for the recording layer employs a pregroove method as a tracking method. In this method, a groove (pre-groove) for guiding the laser head is formed on the substrate in advance, and the center of the groove is irradiated with the laser beam using diffraction of light generated at the end of the groove. This is a method of applying servo.

レーザビームと案内溝(プリグルーブ)との位置ズレ信号(トラックエラー信号)はプッシュプル法等で検出する。すなわち、媒体からの反射光のファーフィールドパターン(far-field pattern;媒体から離れた場所でのフィールドパターン)を2つの受光領域を有する2分割の光検出器で検出し、該2つの受光領域で検出された光電流の差から案内溝(プリグルーブ)とレーザビームとの位置ズレを検出する。   A positional deviation signal (track error signal) between the laser beam and the guide groove (pre-groove) is detected by a push-pull method or the like. That is, a far-field pattern of light reflected from a medium (far-field pattern; a field pattern at a position away from the medium) is detected by a two-divided photodetector having two light receiving areas, and the two light receiving areas are detected. The positional deviation between the guide groove (pre-groove) and the laser beam is detected from the difference in the detected photocurrent.

この案内溝(プリグルーブ)の深さは、トラッキングエラー信号(プッシュプル信号)が一番大きくなる(波長/8)近傍の値に設定される。プッシュプル信号の振幅は、案内溝の深さが(波長/8)で最大になり、(波長/20)から(波長/5)の範囲でこの最大値の1/2以上の振幅が得られる(後述する特許文献4参照)。   The depth of the guide groove (pre-groove) is set to a value in the vicinity of (wavelength / 8) where the tracking error signal (push-pull signal) is the largest. The amplitude of the push-pull signal becomes maximum when the depth of the guide groove is (wavelength / 8), and an amplitude of 1/2 or more of this maximum value is obtained in the range of (wavelength / 20) to (wavelength / 5). (See Patent Document 4 described later).

しかし、光ディスクのデータ記録のみならず、近似場光を様々な分野に応用する場合、波長以下のサイズの開口から生じる光すなわち近接場光が用いられる。この場合、近接場光の分布は開口径程度の範囲だけに局在し、近接場光は開口付近に位置する材料とだけ相互作用する。この原理に基づいて記録媒体への情報の記録および再生を行っているため、従来の光の回折を用いたトラッキング方法を用いることができない。   However, when near field light is applied not only to data recording on an optical disk but also to various fields, light generated from an aperture having a size equal to or smaller than the wavelength, that is, near field light is used. In this case, the distribution of the near-field light is localized only in the range of the opening diameter, and the near-field light interacts only with the material located near the opening. Since information is recorded and reproduced on a recording medium based on this principle, a conventional tracking method using light diffraction cannot be used.

また、高速で情報の記録再生を行うために、従来、平面アレイ型プローブが提案されている(特開平11−191238号公報(特許文献1))。これは、シリコン基板を異方性エッチングすることにより同一基板上に微小開口をアレイ状に作製したものである。   In addition, in order to record and reproduce information at high speed, a planar array type probe has been conventionally proposed (Japanese Patent Laid-Open No. 11-191238 (Patent Document 1)). In this method, microscopic openings are formed in an array on the same substrate by anisotropic etching of a silicon substrate.

この場合、同一基板上に設けられた1つの素子(平面アレイ型プローブ)にプローブが多数個あることになり、そのため素子自体の掃引速度はそれほど高速である必要はない。碁盤目状に並んだ多数のプローブに対し記録媒体は回転するように配置され、2次元平面上に配置された各プローブはそれぞれ記録媒体上の異なった点を通過することになる。   In this case, there are a large number of probes in one element (planar array type probe) provided on the same substrate, and therefore the sweep speed of the element itself does not need to be so high. The recording medium is arranged so as to rotate with respect to a large number of probes arranged in a grid pattern, and each probe arranged on the two-dimensional plane passes through a different point on the recording medium.

また、これらの平面アレイ型プローブにおいては、Si基板を異方性エッチングにより掘り込むことで微小開口を作製していた。この場合、レーザー光がプローブを通過する部分は空洞であるが、より高効率な光出力(すなわち、より高速な光書き込み、読み出しをするため)が必要となったときに、この空洞部分を光の閉込め効果の高い屈折率の高い物質で充填する必要があった。   Further, in these planar array type probes, a minute opening is produced by digging a Si substrate by anisotropic etching. In this case, the part where the laser beam passes through the probe is a cavity. However, when more efficient light output (that is, for faster optical writing and reading) is required, It was necessary to fill with a material having a high refractive index and a high confinement effect.

この課題に対して、透明な基板上に高屈折率材料からなる円錐台状の突起が形成されている近接場光プローブ、高屈折率材料からなる円錘台状の突起をドライエッチングにより形成した近接場光プローブの製造方法が提案されている(特開2002−340773号公報(特許文献2)。この近接場プローブでは、寸法制御性が良く、また屈折率を高くしているため、微小開口から出射される光等の到達性に優れている。   In response to this problem, a near-field optical probe in which a truncated cone-shaped protrusion made of a high refractive index material is formed on a transparent substrate, and a truncated cone-shaped protrusion made of a high refractive index material are formed by dry etching. A method for manufacturing a near-field optical probe has been proposed (Japanese Patent Laid-Open No. 2002-340773 (Patent Document 2)). This near-field probe has good dimensional controllability and a high refractive index. It is excellent in reachability of light etc. emitted from.

また、近接場記録方法に適した光記録再生媒体およびその製造方法として 光スポットの案内溝を構成する凹凸において、該凹もしくは凸部の少なくとも一方の前記案内溝に直交する方向における断面形状を、光スポットの光軸に対して直交する辺を有しないように形成した光記録再生媒体、および、この光記録再生媒体を用いてトラッキング方法を改良した光記録再生方法、ならびに、矩形状の凹凸を形成し、熱処理により前記矩形状の凹凸を変形するようにした光記録再生媒体の製造方法が提案されている(特開2000−322772号公報(特許文献3))。   In addition, as an optical recording / reproducing medium suitable for a near-field recording method and a method for manufacturing the same, a cross-sectional shape in a direction perpendicular to the guide groove of at least one of the concave or convex portions in the concave and convex constituting the optical groove guide groove An optical recording / reproducing medium formed so as not to have a side perpendicular to the optical axis of the light spot, an optical recording / reproducing method using the optical recording / reproducing medium, and an improved tracking method, and a rectangular unevenness A method of manufacturing an optical recording / reproducing medium in which the rectangular irregularities are deformed by heat treatment has been proposed (Japanese Patent Laid-Open No. 2000-322772 (Patent Document 3)).

さらに、照射光強度に依存して凹部または凸部を形成する感光材料を用いた被加工品に対し、強度を制御された照射光を用いて、感光材料面に微細な凹凸形状を加工する微細光加工方法、および、照射光強度に依存して凹部または凸部を形成する感光材料を用いて構成され、強度を制御された照射光によって二通り以上の形状の異なる記録ビットを形成した光記録媒体が提案されている(特開2003−39400号公報(特許文献4))。   Furthermore, for processed products using photosensitive materials that form recesses or projections depending on the intensity of the irradiated light, the surface of the photosensitive material can be processed with fine light using a controlled intensity of light. An optical recording composed of a photosensitive material that forms a concave or convex portion depending on the optical processing method and the irradiation light intensity, and formed recording bits of two or more different shapes by irradiation light with controlled intensity A medium has been proposed (Japanese Patent Laid-Open No. 2003-39400 (Patent Document 4)).

特開平11−191238号公報JP-A-11-191238 特開2002−340773号公報JP 2002-340773 A 特開2000−322772号公報JP 2000-322772 A 特開2003−39400号公報JP 2003-39400 A

そこで、本発明の目的は、上記従来技術をさらに改良し、近接場光を用いて記録再生する場合に、微小な案内溝に正確にトラッキング可能で、高密度、高効率かつ安定に記録再生することが可能な、また表面の磨耗に強く高信頼性で情報の記録再生が可能な光情報記録媒体光情報を記録再生する光情報記録再生装置(請求項1〜8提供することである。 Therefore, an object of the present invention is to further improve the above-described conventional technique, and when recording / reproducing using near-field light, it is possible to accurately track a minute guide groove, and to record / reproduce with high density, high efficiency and stability. to provide an optical information recording and reproducing apparatus (claim 8) for recording and reproducing optical information on an optical information recording medium, also capable of recording and reproducing information with strong reliable wear surface can is there.

本発明は上記目的を達成するために、次のような手段を有している。
a)請求項1記載の発明は、表面に凹凸形状のトラッキング用の案内溝を有し、かつ前記凹凸形状を構成する凹部もしくは凸部の少なくとも一方が、前記案内溝に直交する方向において非対称な側面の断面形状を有する光情報記録媒体に光情報を記録再生する光情報記録再生装置であって、前記光情報記録媒体から反射してきた近接場光の変動を検出することでプローブの移動方向を検出し、この移動方向を示す信号をフィードバックすることにより前記プローブを前記光情報記録媒体の所望位置にトラッキングすることを特徴としている。
In order to achieve the above object, the present invention has the following means.
a) The invention according to claim 1 has a concave-convex tracking guide groove on the surface, and at least one of the concave portion or the convex portion constituting the concave-convex shape is asymmetric in a direction perpendicular to the guide groove. An optical information recording / reproducing apparatus for recording / reproducing optical information on / from an optical information recording medium having a side cross-sectional shape, wherein the movement direction of the probe is determined by detecting a variation in near-field light reflected from the optical information recording medium. The probe is tracked to a desired position of the optical information recording medium by detecting and feeding back a signal indicating the moving direction .

b)請求項2記載の発明は、前記非対称な側面の断面形状の一方の側面が直線状になっている光情報記録媒体に対して、前記光情報記録媒体から反射してきた近接場光の変動を検出することでプローブの移動方向を検出し、この移動方向を示す信号をフィードバックすることにより前記プローブを前記光情報記録媒体の所望位置にトラッキングすることを特徴とし、請求項3記載の発明は、前記非対称な側面の断面形状の一方の側面が曲線状になっている光情報記録媒体に対して、前記光情報記録媒体から反射してきた近接場光の変動を検出することでプローブの移動方向を検出し、この移動方向を示す信号をフィードバックすることにより前記プローブを前記光情報記録媒体の所望位置にトラッキングすることを特徴としている。 b) The invention according to claim 2 is the variation of the near-field light reflected from the optical information recording medium with respect to the optical information recording medium in which one side of the cross-sectional shape of the asymmetric side is linear. And detecting the moving direction of the probe by detecting the signal and tracking the probe to a desired position of the optical information recording medium by feeding back a signal indicating the moving direction. The direction of movement of the probe by detecting the fluctuation of the near-field light reflected from the optical information recording medium with respect to the optical information recording medium in which one side of the cross-sectional shape of the asymmetric side is curved And the probe is tracked to a desired position of the optical information recording medium by feeding back a signal indicating the moving direction .

)請求項記載の発明は、前記プローブは、窒化シリコン膜を形成した石英基板上に、高屈折率材料からなる突起を設けた平面プローブを備えたことを特徴とし、請求項記載の発明は、前記平面プローブと前記光情報記録媒体とが非接触状態であって、前記平面プローブと前記光情報記録媒体との距離が使用光源波長以下の領域に保持されていることを特徴としている。 c) fourth aspect of the present invention, the probe, on a quartz board forming a silicon nitride film, characterized by including a planar probe having a projection made of a high refractive index material, according to claim 5, wherein The present invention is characterized in that the planar probe and the optical information recording medium are in a non-contact state, and the distance between the planar probe and the optical information recording medium is held in a region that is less than or equal to the light source wavelength used. Yes.

)請求項記載の発明は、前記平面プローブに光を集光するための対物レンズの出射面に相対した前記平面プローブのレーザ光入射面の表面部上に、無反射コーティング膜が形成されることを特徴としている。 d) According to a sixth aspect of the invention, the light on the surface portion of the laser light incident surface of the planar probe relative to the exit surface of the objective lens for condensing the plane probe, anti-reflective coating film is formed It is characterized by that.

)請求項記載の発明は、前記無反射コーティング膜は、3層以上の誘電体膜により構成されていることを特徴とし、請求項記載の発明は、前記無反射コーティング層の厚さは、100nm以上であることを特徴としている。 e ) The invention according to claim 7 is characterized in that the antireflective coating film is composed of three or more dielectric films, and the invention according to claim 8 is the thickness of the antireflective coating layer. Is characterized by being 100 nm or more.

本発明は次のような効果を有する。以下、各請求項毎の効果を記す。
a)請求項1からに記載の発明によれば、凹凸形状を構成する凹部もしくは凸部の少なくとも一方が、案内溝に直交する方向において非対称な側面の断面形状(一方の側面が直線状または一方の側面が曲線状(2次曲線))を有するようにしたので、微小な案内溝に正確にトラッキング可能であり、微細な記録マークを高密度、高効率かつ安定に記録再生することができる。
The present invention has the following effects. The effects of each claim will be described below.
a) According to the invention described in claims 1 to 3 , at least one of the concave portion or the convex portion constituting the concavo-convex shape is a cross-sectional shape of an asymmetric side surface in a direction orthogonal to the guide groove (one side surface is linear or because one side was made to have a curved (quadratic curve)), it is possible accurately tracked small guide groove, is possible to record and reproduce fine recording mark density, high efficiency and stable it can.

)請求項および記載の発明によれば、窒化シリコン膜を形成した石英基板基板上に、高屈折率材料からなる突起を設けた平面プローブを備え、平面プローブと光学記録媒体とが非接触状態であって、平面プローブと光学記録媒体との距離が使用光源波長以下の領域に保持されているため、微小な案内溝に正確にトラッキング可能であり、微細な記録マークを高密度、高効率かつ安定に記録再生することができる。 b ) According to the inventions of claims 4 and 5, a flat probe provided with a protrusion made of a high refractive index material is provided on a quartz substrate substrate on which a silicon nitride film is formed, and the flat probe and the optical recording medium are not Since the distance between the flat probe and the optical recording medium is held in a region that is less than or equal to the wavelength of the light source used, it can be accurately tracked in a minute guide groove, and minute recording marks can be recorded at high density and high density. Recording and reproduction can be performed efficiently and stably.

)請求項記載の発明によれば、平面プローブのレーザ光入射面の表面部上に、無反射コーティング膜が形成されているため、高効率かつ安定に平面プローブにレーザービームを結合することができ、さらに、微小な案内溝に正確にトラッキング可能であり、記録媒体に情報を高効率かつ安定に記録再生することができる。 c ) According to the invention of claim 6 , since the non-reflective coating film is formed on the surface portion of the laser light incident surface of the planar probe, the laser beam can be coupled to the planar probe with high efficiency and stability. Furthermore, it is possible to accurately track the minute guide groove, and information can be recorded and reproduced on the recording medium with high efficiency and stability.

)請求項記載の発明によれば、無反射コーティング膜が3層以上の誘電体膜により構成されているため、より高効率かつ安定に平面プローブにレーザービームを結合することができ、微小な案内溝に正確にトラッキング可能であり、記録媒体に情報を高効率かつ安定に記録再生することができる。 d ) According to the invention of claim 7 , since the antireflective coating film is composed of three or more dielectric films, the laser beam can be coupled to the planar probe more efficiently and stably. Therefore, information can be accurately recorded in and reproduced from a recording medium with high efficiency.

e)請求項記載の発明によれば、無反射コーティング層の厚さが100nm以上であるので、十分な機械的強度を持ち安定であるため、高効率かつ安定に平面プローブにレーザービームを結合することができ、微小な案内溝に正確にトラッキング可能であり、記録媒体に情報を高効率かつ安定に記録再生することができる。 e) According to the invention described in claim 8, since the thickness of the non-reflective coating layer is 100 nm or more, since it has a sufficient mechanical strength and is stable, the laser beam is coupled to the planar probe with high efficiency and stability. Therefore, it is possible to accurately track the minute guide groove and to record and reproduce information on the recording medium with high efficiency and stability.

本発明に係る光情報記録媒体は近接場光によって記録再生する光情報記録媒体であり、表面に凹凸形状のトラッキング用の案内溝を有し、特に、凹凸形状を構成する凹部もしくは凸部の少なくとも一方を案内溝に直交する方向において非対称な側面の断面形状にし、断面形状の凸部の頂上の平坦部の幅を100nm以下にしたものである。   An optical information recording medium according to the present invention is an optical information recording medium for recording and reproducing by near-field light, and has a concave-convex tracking guide groove on the surface, and in particular, at least a concave portion or a convex portion constituting the concave-convex shape. One has a cross-sectional shape that is asymmetrical in the direction perpendicular to the guide groove, and the width of the flat portion on the top of the convex portion of the cross-sectional shape is 100 nm or less.

以下、本発明に係る光情報記録媒体および光情報記録再生装置の実施例を、図面を用いて詳細に説明する。
図1は、本発明に係る光情報記録媒体の第1実施例の半径方向(案内溝に直交する方向、以下、媒体半径方向という)の断面形状を説明するための図である。
Embodiments of an optical information recording medium and an optical information recording / reproducing apparatus according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a diagram for explaining a cross-sectional shape in a radial direction (a direction perpendicular to a guide groove, hereinafter referred to as a medium radial direction) of the first embodiment of the optical information recording medium according to the present invention.

図1(a)に示すように、本実施例に係る光情報記録媒体の表面は凹凸形状で構成されている。凹凸形状は、凹部101,凸部102,および両側面103,104から形成されている。凹凸形状の凸部102の上面の平坦部に情報が記録される。この平坦部の幅は100nm以下である。凸部102の両側面103および104は非対称な形状に形成されている。 As shown in FIG. 1A, the surface of the optical information recording medium according to the present embodiment is formed in a concavo-convex shape. The concavo-convex shape is formed of a concave portion 101, a convex portion 102, and both side surfaces 103 and 104. Information is recorded on a flat portion on the upper surface of the convex portion 102 having an uneven shape. The width of the flat portion is 100 nm or less. Both side surfaces 103 and 104 of the convex portion 102 are formed in an asymmetric shape .

本実施例では、図1(b)に示すように、側面103はほぼ90度に、側面104は凸部102の上面と、側面104の交点を原点とし、図1(b)のように座標軸x−yを設定した時、その斜面の傾きが一次方程式y=ax(a:定数)という関係になるように形成されている。この凹凸構造の周期は、本発明に係る光情報記録再生装置に用いられている光源の波長より十分小さい。 In this embodiment, as shown in FIG. 1B, the side surface 103 is approximately 90 degrees, the side surface 104 is the origin of the intersection of the upper surface of the convex portion 102 and the side surface 104, and the coordinate axis is as shown in FIG. When xy is set, the slope of the slope is formed to have a relationship of linear equation y = ax (a: constant) . The period of the uneven structure is sufficiently smaller than the wavelength of the light source used in the optical information recording / reproducing apparatus according to the present invention.

図8は、本発明に係る光情報記録再生装置の一構成を示す図であり、図1に示すような光情報記録媒体に対して光情報の記録および再生を行なう。   FIG. 8 is a diagram showing a configuration of an optical information recording / reproducing apparatus according to the present invention, and performs recording and reproduction of optical information on an optical information recording medium as shown in FIG.

次に、本発明に係る光情報記録再生装置を説明する。
同図に示すように、入射波長よりも十分小さい大きさを持った微小開口アレイを備えた平面プローブ88から近接場光を光情報記録媒体89に照射する。微小開口アレイは図6で説明するように高屈折率材料からなる突起で構成されている。光情報記録媒体89には、図1に示すような形状の凹凸構造が形成されている。
Next, an optical information recording / reproducing apparatus according to the present invention will be described.
As shown in the figure, the optical information recording medium 89 is irradiated with near-field light from a planar probe 88 having a micro-aperture array having a size sufficiently smaller than the incident wavelength. The minute aperture array is composed of protrusions made of a high refractive index material as will be described with reference to FIG. The optical information recording medium 89 has an uneven structure having a shape as shown in FIG.

平面プローブ88は、スライダ状に形成されホルダ90に支持され、回転する光情報記録媒体89上を走引される。   The flat probe 88 is formed in a slider shape, supported by a holder 90, and traversed on a rotating optical information recording medium 89.

光情報記録媒体89は、後述するような多層構造を持っており(図7参照)、表面保護層、記録層、放熱層(反射層)を備え、表面保護層により平面プローブを備えたスライダ部との磨耗に耐えるように構成されている。   The optical information recording medium 89 has a multilayer structure as will be described later (see FIG. 7), and includes a surface protective layer, a recording layer, and a heat dissipation layer (reflective layer), and a slider portion provided with a planar probe by the surface protective layer. It is configured to withstand wear.

半導体レーザ81から照射された光は、コリメータレンズ82により平行光束に変換されビームスプリッタ83に入射する。ビームスプリッタ83を通過した光速は、対物レンズ86によってスライダ部底面に形成された平面プローブ88にスポットを結像し、平面プローブ先端部より近接場光を発生させる。   The light emitted from the semiconductor laser 81 is converted into a parallel light beam by the collimator lens 82 and enters the beam splitter 83. The speed of light that has passed through the beam splitter 83 forms an image of a spot on the flat probe 88 formed on the bottom surface of the slider by the objective lens 86, and generates near-field light from the tip of the flat probe.

平面プローブ88と光情報記録媒体89が照射光の波長より十分近接している時、発生した近接場光は光情報記録媒体89に結合し、記録層に記録マークを形成する。   When the planar probe 88 and the optical information recording medium 89 are sufficiently closer than the wavelength of the irradiation light, the generated near-field light is coupled to the optical information recording medium 89 to form a recording mark in the recording layer.

再生の場合、光情報記録媒体89から反射する近接場光成分をスライダの底面に形成された平面プローブ88で検出する。平面プローブ88は10nm程度の浮上距離で安定に制御されている。 In the case of reproduction, the near-field light component reflected from the optical information recording medium 89 is detected by the flat probe 88 formed on the bottom surface of the slider. The planar probe 88 is stably controlled with a flying distance of about 10 nm .

検出した近接場光はプローブ部分を通して対物レンズ86により平行光束に変換され、ビームスプリッタ83で偏向されて、結像レンズ84で光検出器85上にスポットを結ぶ。この光検出器85上の光強度の明暗により、光情報記録媒体89上に記録された情報を再生することができる。平面プローブ88上には、反射防止膜87が形成されている。   The detected near-field light is converted into a parallel light beam by the objective lens 86 through the probe portion, deflected by the beam splitter 83, and a spot is formed on the photodetector 85 by the imaging lens 84. Information recorded on the optical information recording medium 89 can be reproduced by the light intensity on the photodetector 85. An antireflection film 87 is formed on the planar probe 88.

図3は、プローブ88先端からの距離xに対する、プローブ先端に発生している近接場光強度分布の関係を示す図である。   FIG. 3 is a diagram showing the relationship of the near-field light intensity distribution generated at the probe tip with respect to the distance x from the probe 88 tip.

近接場光の開口付近の強度分布は、Exp[-kz]/zで表すことができる。ここで、zは開口からの距離、kは定数である。本実施例では開口径が50nmである。   The intensity distribution near the aperture of the near-field light can be expressed by Exp [−kz] / z. Here, z is a distance from the opening, and k is a constant. In this embodiment, the opening diameter is 50 nm.

図3に示すように、開口から離れるに従って急激に近接場光のエネルギーは減少していることがわかる。この近接場光は開口径とほぼ等しい距離に局在している。この近接場光を用いて情報の記録再生を行う場合、プローブと記録媒体は近接している必要がある。   As shown in FIG. 3, it can be seen that the energy of the near-field light rapidly decreases as the distance from the opening increases. This near-field light is localized at a distance substantially equal to the aperture diameter. When recording and reproducing information using this near-field light, the probe and the recording medium need to be close to each other.

ここで、プローブは10nm程度の浮上距離で安定に制御可能であるため、図1において、プローブが凸部102のほぼ平坦な上面から媒体半径方向に動いた場合、光情報記録媒体から反射して検出される光量が変化する。すなわち、図1(b)でx軸正方向にプローブが移動した場合に検出される媒体から反射してきた近接場光は、光情報記録媒体とプローブの距離が離れるため移動した距離に応じて急激に小さくなる。   Here, since the probe can be stably controlled with a flying distance of about 10 nm, in FIG. 1, when the probe moves in the medium radial direction from the substantially flat upper surface of the convex portion 102, it is reflected from the optical information recording medium. The amount of light detected changes. That is, the near-field light reflected from the medium detected when the probe moves in the x-axis positive direction in FIG. 1B is abrupt according to the distance moved because the distance between the optical information recording medium and the probe is increased. Becomes smaller.

この時、図1に示すように、x軸の正の方向と負の方向とで光情報記録媒体の凸部の両側の斜面の傾きを非対称にしておくと、プローブがx軸の正の方向に移動するか負の方向に移動するかによって光情報記録媒体から反射してきた近接場光の変動も非対称になる。   At this time, as shown in FIG. 1, if the slopes of the slopes on both sides of the convex portion of the optical information recording medium are asymmetrical between the positive direction and the negative direction of the x-axis, the probe moves in the positive direction of the x-axis. The fluctuation of the near-field light reflected from the optical information recording medium also becomes asymmetric depending on whether it moves in the negative direction or in the negative direction.

従って、その変動の様子を検出することによってプローブがx軸の正の方向に移動したか負の方向に移動したかがわかり、この移動方向を示す信号をフィードバックすることにより、プローブをできるだけx軸の正の方向にも負の方向にも移動しないように制御することが可能となる。   Therefore, by detecting the state of the fluctuation, it can be determined whether the probe has moved in the positive direction or the negative direction of the x axis, and by feeding back a signal indicating the moving direction, the probe can be moved as much as possible in the x axis. It is possible to control so as not to move in either the positive direction or the negative direction.

図4は、この時のx軸に対するずれと、光情報記録媒体から反射してきた近接場光の光量の関係を示す図である。このように、光情報記録媒体から反射してきた近接場光の光量を一定にするようにプローブの移動を制御することで、媒体の所望位置にトラッキングすることが可能になる。   FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the deviation with respect to the x-axis at this time and the amount of near-field light reflected from the optical information recording medium. In this way, by controlling the movement of the probe so that the amount of near-field light reflected from the optical information recording medium is constant, it is possible to track to a desired position on the medium.

次に、光情報記録媒体の第2実施例を示す。
図2は、本実施例に係る光情報記録媒体の第2実施例の半径方向(案内溝に直交する方向、以下、媒体半径方向という)の断面形状を説明するための図である。
図2に示すように、本発明に係る記録媒体の表面は凹凸形状で構成されている。凹凸形状は、凹部201,凸部202,および両側面203,204から形成されている。凹凸形状の凸部202の上面に情報が記録される。凸部202の両側面は非対称な形状、すなわち、一方の側面が垂直で他方の側面が曲線に形成されている。
Next, a second embodiment of the optical information recording medium will be shown.
FIG. 2 is a diagram for explaining a cross-sectional shape in a radial direction (a direction perpendicular to the guide groove, hereinafter referred to as a medium radial direction) of the second embodiment of the optical information recording medium according to the present embodiment.
As shown in FIG. 2, the surface of the recording medium according to the present invention is formed in an uneven shape. The concavo-convex shape is formed of a concave portion 201, a convex portion 202, and both side surfaces 203 and 204. Information is recorded on the upper surface of the concavo-convex convex portion 202. Both side surfaces of the convex portion 202 are asymmetrical, that is, one side surface is vertical and the other side surface is curved .

本実施例では、図1(b)に示したように、側面203はほぼ90度に、側面204は凸部202の上面と、側面204の交点を原点とし、図2(b)のように座標軸を設定した時、その斜面の傾きが二次方程式y=bx(b:定数)という関係になるように形成されているIn this embodiment, as shown in FIG. 1B, the side surface 203 is approximately 90 degrees, the side surface 204 is the origin of the intersection of the upper surface of the convex portion 202 and the side surface 204, as shown in FIG. when setting the coordinate axis, the inclination of the slope quadratic equation y = bx 2: is formed so as to relationship (b constants).

この凹凸構造の周期は、本発明の光学情報記録装置に用いられている光源の波長より十分小さい。この時も、図2(b)でx軸正方向にプローブが移動した場合に検出される媒体から反射してきた近接場光は、光情報記録媒体とプローブの距離が離れるため移動した距離に応じて急激に小さくなる。   The period of the uneven structure is sufficiently smaller than the wavelength of the light source used in the optical information recording apparatus of the present invention. Also at this time, the near-field light reflected from the medium detected when the probe moves in the positive direction of the x-axis in FIG. 2B depends on the distance moved because the distance between the optical information recording medium and the probe is large. Suddenly decreases.

この時、図2に示すように、x軸の正方向と負の方向で媒体凸部の両側の側面の傾きを非対称にしておくことで、図1の実施例で説明したのと同様に、凸部202の平坦な上面からの移動方向を判断することができ、プローブを媒体の所望位置にトラッキングすることが可能になる。   At this time, as shown in FIG. 2, by making the inclination of the side surfaces on both sides of the medium convex portion asymmetric in the positive direction and the negative direction of the x-axis, as described in the embodiment of FIG. The moving direction from the flat upper surface of the convex portion 202 can be determined, and the probe can be tracked to a desired position of the medium.

図5は、この時のx軸に対するずれと、光情報記録媒体から反射してきた近接場光の光量の関係を示す図である。このように、光情報記録媒体から反射してきた近接場光の光量を一定にするようにプローブの移動を制御することで、媒体の所望位置にトラッキングすることが可能になる。   FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the displacement with respect to the x-axis at this time and the amount of near-field light reflected from the optical information recording medium. In this way, by controlling the movement of the probe so that the amount of near-field light reflected from the optical information recording medium is constant, it is possible to track to a desired position on the medium.

次に、近接場光を発生させるプローブについて説明する。
本発明ではプローブとして、平面プローブアレイを用いている。
図6は、本発明に係る光情報記録再生装置における平面プローブの作製方法の1例を示す図である。
Next, a probe that generates near-field light will be described.
In the present invention, a planar probe array is used as the probe.
FIG. 6 is a diagram showing an example of a method for producing a planar probe in the optical information recording / reproducing apparatus according to the present invention.

図6に示すように、まず、透明な基板(石英基板)42に高屈折率材料として窒化シリコン膜46を形成する(a)。この窒化シリコン膜46はSiHとNHを700〜1100度の高温下で熱反応させる高温熱CVD法で成膜することができる。この窒化シリコン膜46の膜厚は2μm以上であることが望ましい。 As shown in FIG. 6, first, a silicon nitride film 46 is formed as a high refractive index material on a transparent substrate (quartz substrate) 42 (a). The silicon nitride film 46 can be formed by a high temperature thermal CVD method in which SiH 4 and NH 3 are thermally reacted at a high temperature of 700 to 1100 degrees. The film thickness of the silicon nitride film 46 is desirably 2 μm or more.

ここでは高屈折率材料として窒化シリコン膜をあげたが、他の高屈折率材料でもなんら問題無い。例えば、石英ガラス上にSiOをスパッタ(基板表面から1μm程度)した後、N原子あるいはC原子の侵入層を作製する。C原子の場合、CHをソースガスとするイオン注入法により石英ガラスへイオン注入、またN原子の場合、SiHとNOを原料とする熱分解CVD法によってSiOを成膜することにより高屈折率層を形成することができる。 Here, a silicon nitride film is used as the high refractive index material, but there is no problem with other high refractive index materials. For example, SiO 2 is sputtered on quartz glass (about 1 μm from the substrate surface), and then an intrusion layer of N atoms or C atoms is produced. In the case of C atoms, ion implantation is performed on quartz glass by an ion implantation method using CH 4 as a source gas. In the case of N atoms, SiO 2 is formed by thermal decomposition CVD using SiH 4 and N 2 O as raw materials. Thus, a high refractive index layer can be formed.

この高屈折率層は上記方法以外にもほかのCVD、真空蒸着、スパッタリング等や熱拡散法によっても形成できる。   This high refractive index layer can be formed not only by the above method but also by CVD, vacuum deposition, sputtering, or the like, or a thermal diffusion method.

また、SOI基板と呼ばれる、シリコン単結晶基板に酸化シリコンのバッファー層が形成されている基板を使用し、上記SOI基板とガラス基板に電極を設け約300度程度の温度雰囲気中で適当な電圧を印可することによりSOI基板とガラス基板を接合することにより、石製基板上に高屈折率材料を形成することができる。   Also, a substrate called a SOI substrate in which a silicon oxide buffer layer is formed on a silicon single crystal substrate is used, and electrodes are provided on the SOI substrate and the glass substrate, and an appropriate voltage is applied in a temperature atmosphere of about 300 degrees. By applying, a high refractive index material can be formed on a stone substrate by bonding an SOI substrate and a glass substrate.

別の方法としては、接合する石英基板表面を十分に洗浄し、SOI基板の活性シリコン層を張り合わせ、窒素雰囲気中900℃以上で熱処理することにより接合することが可能である。   As another method, the surfaces of the quartz substrates to be bonded can be sufficiently cleaned, the active silicon layers of the SOI substrate can be bonded together, and bonded by heat treatment at 900 ° C. or higher in a nitrogen atmosphere.

また接合する石英基板とSOIの接合面を鏡面研磨しRCA洗浄し、1×10−9Torr以下の真空度のチャンバー内でArのFAB(Fast Atom Beam)を300sec程度同時に照射し、10MPaの圧力で圧着することにより接合することができる。 Also, the bonded surface of the quartz substrate to be bonded and the SOI is mirror-polished, cleaned with RCA, and irradiated with FAB (Fast Atom Beam) of Ar simultaneously for about 300 seconds in a vacuum chamber of 1 × 10 −9 Torr or less, and a pressure of 10 MPa. Can be joined by pressure bonding.

この石英基板42上に窒化シリコン膜46を成膜した基板に、半導体プロセスのフォトリソグラフ技術を用いて円柱状のレジストパターン43を形成する(b)。この円柱状のレジストパターン43は、シリコンの突起を形成する領域に作製される。   A columnar resist pattern 43 is formed on the substrate on which the silicon nitride film 46 is formed on the quartz substrate 42 by using a photolithographic technique of a semiconductor process (b). The cylindrical resist pattern 43 is formed in a region where a silicon protrusion is formed.

このレジストパターン43をマスクとして窒化シリコン膜46をドライエッチングにより除去する。このエッチング時に、石英基板42をストッパー層とすることで、光学的に透明な石英基板上に高屈折率材料からなる突起からなる近接場光学プローブ45を形成することができる(c〜e)。   Using this resist pattern 43 as a mask, the silicon nitride film 46 is removed by dry etching. By using the quartz substrate 42 as a stopper layer at the time of etching, the near-field optical probe 45 made of a protrusion made of a high refractive index material can be formed on the optically transparent quartz substrate (ce).

また、エッチング時間を調節することにより、石英基板42上にレジストパターン43が無い領域の窒化シリコン膜46を基板上に残して、石英基板42上に高屈折率材料からなる突起からなる近接場光学プローブ45を形成することができる。このあと、基板42の裏面にスパッタ等で反射防止膜47をコーティングすることで、平面型プローブを形成することができる(f)。   Further, by adjusting the etching time, the silicon nitride film 46 in a region where the resist pattern 43 does not exist on the quartz substrate 42 is left on the substrate, and the near-field optics made of protrusions made of a high refractive index material on the quartz substrate 42. A probe 45 can be formed. Thereafter, a flat probe can be formed by coating the back surface of the substrate 42 with an antireflection film 47 by sputtering or the like (f).

ここでドライエッチングの条件を変化させることにより、形成された窒化シリコン突起の形状を変化させることができる。ドライエッチングは、平行平板型のRIE(Reactive Ion Etching)装置を用いた。   Here, the shape of the formed silicon nitride protrusion can be changed by changing the dry etching conditions. For the dry etching, a parallel plate type RIE (Reactive Ion Etching) apparatus was used.

ここで、ガス種、処理圧力、RFパワーを最適条件に変化させることで各種形状の窒化シリコン突起が形成できる。このエッチング時に透明基板42をストッピングレイヤーとすることで、透明基板上に円柱もしくは円錐形のシリコン突起から成る近接場光プローブを形成することができる。 Here, various types of silicon nitride protrusions can be formed by changing the gas type, processing pressure, and RF power to optimum conditions. By using the transparent substrate 42 as a stopping layer during this etching, a near-field optical probe made of a cylindrical or conical silicon protrusion can be formed on the transparent substrate .

エッチング後、レジストパターン43を酸素プラズマによるレジストアッシングを行いレジストを除去する。この窒化シリコン突起が形成される面に、金属膜44をスパッタにより成膜する(e)。この金属膜を光の染み込み深さ以上に蒸着することで、シリコン突起から生じる近接場光以外を遮断することができる。   After the etching, the resist pattern 43 is subjected to resist ashing using oxygen plasma to remove the resist. A metal film 44 is formed on the surface on which the silicon nitride protrusions are formed by sputtering (e). By depositing the metal film to a depth greater than the penetration depth of light, it is possible to block light other than near-field light generated from the silicon protrusion.

シリコンエッチング後、残ったレジストパターン43を酸素プラズマによるレジストアッシングを行うことにより、レジストを除去することができる。またシリコン突起側面に付着した側壁保護膜等はBHF溶液によって除去することができる。   After the silicon etching, the resist can be removed by performing resist ashing with oxygen plasma on the remaining resist pattern 43. Further, the sidewall protective film and the like attached to the side surfaces of the silicon protrusions can be removed with a BHF solution.

基板42としては、例えば化学強化ガラス(アルミノシリケート系ガラスなど)、石英ガラスなどがあり、その厚みは通常0.5〜1.5mm、好ましくは0.6〜1.2mmである。反射部材として好適な金属膜の形成は、金属蒸着、メッキ、電着など任意の方法を採用することができる。金属としては、アルミニウム、金、銀などがあるが、とくに酸化性の低いものが好ましい。   Examples of the substrate 42 include chemically tempered glass (such as aluminosilicate glass) and quartz glass, and the thickness is usually 0.5 to 1.5 mm, preferably 0.6 to 1.2 mm. Arbitrary methods, such as metal vapor deposition, plating, and electrodeposition, can be employed for forming a metal film suitable as a reflecting member. Examples of the metal include aluminum, gold, and silver, but those having low oxidizability are particularly preferable.

平面プローブのレーザ光が入射する上面には、反射防止膜47が形成されている。反射防止膜47がない場合に比べ、例えば、MgFの反射防止膜47を140nm形成した場合、反射率は4%から1.4%に軽減することができる。 An antireflection film 47 is formed on the upper surface of the planar probe on which laser light is incident. Compared to the case where the antireflection film 47 is not provided, for example, when the antireflection film 47 of MgF 2 is formed to 140 nm, the reflectance can be reduced from 4% to 1.4%.

単層の反射防止膜としてはMgF以外にもSiO、CeFなども使用可能である。従って、反射率が低下した分、近接場光を効率良く発生することができるため、高効率かつ高速に信号を検出することが可能になる。 As the single-layer antireflection film, SiO, CeF 3 or the like can be used in addition to MgF 2 . Therefore, since the near field light can be efficiently generated as much as the reflectance is lowered, it becomes possible to detect the signal with high efficiency and high speed .

また、反射防止膜47を単層膜から多層膜にすることで、単層膜の場合より、広い波長域で低い反射率を得ることが可能になる。例えば、入射波長より十分小さい開口を備えた平面型プローブに、MgFからなる膜厚140nmの第1の誘電体膜を形成し、第2の誘電体膜として、CeOからなる厚さが96nmの薄膜、第3の誘電体膜として、厚さが108nmのSiOからなる薄膜を形成した場合、反射率をほぼ0にすることが可能である。 Also, by changing the antireflection film 47 from a single layer film to a multilayer film, it is possible to obtain a lower reflectance in a wider wavelength region than in the case of a single layer film. For example, a first dielectric film made of MgF 2 having a thickness of 140 nm is formed on a planar probe having an aperture sufficiently smaller than the incident wavelength, and the thickness of CeO 2 made of 96 nm is made as the second dielectric film. When a thin film made of SiO having a thickness of 108 nm is formed as the thin film and the third dielectric film, the reflectance can be made substantially zero .

図7は、繰り返し記録が可能な相変化膜を用いた光情報記録媒体の断面形状の一例を示す図である。   FIG. 7 is a diagram showing an example of a cross-sectional shape of an optical information recording medium using a phase change film capable of repeated recording.

図7において、基板7011の材質はポリカーボネートである。基板上に積層構成の記録薄膜が存在する。7012は放熱層であるAlTi薄膜であり、膜厚は50nmである。7013は下部誘電体層であるZnS・SiOであり、膜厚は20nmである。 In FIG. 7, the material of the substrate 7011 is polycarbonate. A recording thin film having a laminated structure exists on the substrate. Reference numeral 7012 denotes an AlTi thin film as a heat dissipation layer, and the film thickness is 50 nm. Reference numeral 7013 denotes ZnS · SiO 2 which is a lower dielectric layer, and the film thickness is 20 nm.

7014は記録層であるAgInSbTeであり、膜厚は15nmである。7015は上部誘電体層であるZnS・SiOであり、膜厚は10nmである。7016は保護層であるSiNであり、膜厚は30nmである。基板表面にはスパイラル状に案内溝が設けてある。 Reference numeral 7014 denotes AgInSbTe which is a recording layer, and the film thickness is 15 nm . 7015 is ZnS · SiO 2 which is an upper dielectric layer, and the film thickness is 10 nm. 7016 is SiN which is a protective layer, and the film thickness is 30 nm . Guide grooves are provided spirally on the substrate surface.

このような光情報記録媒体は、精密研磨されたガラス基板の表面に、スピンコート法により、フォトレジストを0.25μmの膜厚で塗布する。その後、90℃のベーキングにより、レジストを硬化させる。次に、電子ビームを、フォトレジスト上に照射して、スパイラル状に所望のピッチで所定箇所を露光する。   In such an optical information recording medium, a photoresist is applied with a film thickness of 0.25 μm by spin coating on the surface of a precisely polished glass substrate. Thereafter, the resist is cured by baking at 90 ° C. Next, an electron beam is irradiated onto the photoresist to expose a predetermined portion at a desired pitch in a spiral shape.

次に、アルカリ溶液を用いてフォトレジストを現像し、露光部分を除去する。以上の処理で、ガラス基板表面には、高さ0.25μmのフォトレジストの矩形の凸パターンが形成できる。レジストパターンを形成した後に、再びベーキングを行う。ベーキング温度は180℃とする。ここでのベーキングは、レジストをリフローさせることを目的としている。   Next, the photoresist is developed using an alkaline solution, and the exposed portion is removed. By the above processing, a rectangular convex pattern of a photoresist having a height of 0.25 μm can be formed on the surface of the glass substrate. After the resist pattern is formed, baking is performed again. Baking temperature shall be 180 degreeC. The baking here is intended to reflow the resist.

リフローにより、矩形のレジストパターンが半円形状に変形する。半円の曲率半径は、レジストの膜厚とベーキング条件で制御する。以上の方法で、レジストパターンをガラス基板上に形成し、記録再生媒体製造用の原盤とする。その後、スパッタリング法により、ニッケル薄膜を例えば100nmの膜厚で形成する。この導電膜を電極として、電解メッキ法によりニッケルを所定の厚さに形成する。その後、ニッケルをガラス基板から剥離して、スタンパーが得られる。   By reflow, the rectangular resist pattern is deformed into a semicircular shape. The radius of curvature of the semicircle is controlled by the resist film thickness and baking conditions. By the above method, a resist pattern is formed on a glass substrate, and used as a master for recording / reproducing media. Thereafter, a nickel thin film is formed to a thickness of, for example, 100 nm by sputtering. Using this conductive film as an electrode, nickel is formed to a predetermined thickness by electrolytic plating. Thereafter, the nickel is peeled from the glass substrate to obtain a stamper.

次に、このスタンパーを射出成形用の金型として、ポリカーボネート樹脂を成形する。以上の方法で、凹凸形状が表面に存在する、厚さ0.6mmのポリカーボネート基板を形成することができる。   Next, a polycarbonate resin is molded using the stamper as a mold for injection molding. By the above method, a polycarbonate substrate having a thickness of 0.6 mm and having an uneven shape on the surface can be formed.

次に、スパッタリング法によって、反射層および放熱層(7012)であるAlTi薄膜を50nm、下部誘電体層(7013)であるZnS・SiO薄膜を20nm、記録層(7014)であるAgInSbTe薄膜を15nm、上部誘電体層(7015)であるZnS・SiO薄膜を10nm、表面保護層(7016)であるSiN薄膜を20nmを順次成膜し、光情報記録媒体89を構成することができる。 Next, by sputtering, the AlTi thin film that is the reflective layer and the heat dissipation layer (7012) is 50 nm, the ZnS · SiO 2 thin film that is the lower dielectric layer (7013) is 20 nm, and the AgInSbTe thin film that is the recording layer (7014) is 15 nm. The optical information recording medium 89 can be formed by sequentially depositing a ZnS · SiO 2 thin film as the upper dielectric layer (7015) of 10 nm and a SiN thin film as the surface protective layer (7016) of 20 nm.

露光形状の制御は、積層させたレジストの各々の露光しきい値および膜厚、さらに電子ビームの露光条件を調整することにより行う。   The exposure shape is controlled by adjusting the exposure threshold value and film thickness of each of the laminated resists and the electron beam exposure conditions.

表面保護膜としてはダイヤモンドライクカーボンも使用可能であり、この場合もスパッタリング、イオンビームスパッタリングやCVD法などの成膜装置で可能である。 Diamond-like carbon can also be used as the surface protective film, and in this case, it is possible to use a film forming apparatus such as sputtering, ion beam sputtering, or CVD .

本発明に係る光情報記録媒体の第1実施例の半径方向の断面形状を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the cross-sectional shape of the radial direction of 1st Example of the optical information recording medium based on this invention. 本発明に係る光情報記録媒体の第2実施例の半径方向の断面形状を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the cross-sectional shape of the radial direction of 2nd Example of the optical information recording medium based on this invention. プローブ先端からの距離xに対する、プローブ先端に発生している近接場光強度分布の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship of the near field light intensity distribution which has generate | occur | produced in the probe tip with respect to the distance x from a probe tip. 第1実施例におけるx軸に対するトラッキングのずれと、光情報記録媒体から反射してきた近接場光の光量の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the tracking shift | offset | difference with respect to the x-axis in 1st Example, and the light quantity of the near-field light reflected from the optical information recording medium. 第2実施例におけるx軸に対するトラッキングのずれと、光情報記録媒体から反射してきた近接場光の光量の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the tracking shift | offset | difference with respect to the x-axis in 2nd Example, and the light quantity of the near-field light reflected from the optical information recording medium. 本発明に係る光情報記録再生装置における平面プローブの作製方法の1例を示す図である。It is a figure which shows one example of the manufacturing method of the planar probe in the optical information recording / reproducing apparatus which concerns on this invention. 繰り返し記録が可能な相変化膜を用いた光情報記録媒体の断面形状の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the cross-sectional shape of the optical information recording medium using the phase change film which can be repeatedly recorded. 本発明に係る光情報記録再生装置の一構成を示す図である。It is a figure which shows one structure of the optical information recording / reproducing apparatus based on this invention.

符号の説明Explanation of symbols

101,201:凹部
102.202:凸部
103,104,203,204:側面
42:基板(石英基板、透明基板)
43:レジストパターン
44: 金属膜
45:近接場光学プローブ
46:窒化シリコン膜
47:反射防止膜(単層または多層)
7011:基板(ポリカーボネート)
7012:放熱層(AlTi薄膜)
7013:下部誘電体層(ZnS・SiO
7014:記録層(AgInSbTe)
7015:上部誘電体層(ZnS・SiO
7016:保護層(SiN)
81:半導体レーザ
82:コリメータレンズ
83:ビームスプリッタ
84:結像レンズ
85:光検出器
86:対物レンズ
87:反射防止膜
88:平面プローブ
89:光情報記録媒体
90:ホルダ
101, 201: Concave portion 102.202: Convex portion 103, 104, 203, 204: Side surface 42: Substrate (quartz substrate, transparent substrate)
43: resist pattern 44: metal film 45: near-field optical probe 46: silicon nitride film 47: antireflection film (single layer or multilayer)
7011: Substrate (polycarbonate)
7012: Heat dissipation layer (AlTi thin film)
7013: Lower dielectric layer (ZnS · SiO 2 )
7014: Recording layer (AgInSbTe)
7015: Upper dielectric layer (ZnS · SiO 2 )
7016: Protective layer (SiN)
81: Semiconductor laser 82: Collimator lens 83: Beam splitter 84: Imaging lens 85: Optical detector 86: Objective lens 87: Antireflection film 88: Planar probe 89: Optical information recording medium 90: Holder

Claims (8)

表面に凹凸形状のトラッキング用の案内溝を有し、かつ前記凹凸形状を構成する凹部もしくは凸部の少なくとも一方が、前記案内溝に直交する方向において非対称な側面の断面形状を有する光情報記録媒体に光情報を記録再生する光情報記録再生装置であって、
前記光情報記録媒体から反射してきた近接場光の変動を検出することでプローブの移動方向を検出し、この移動方向を示す信号をフィードバックすることにより前記プローブを前記光情報記録媒体の所望位置にトラッキングすることを特徴とする光情報記録再生装置
It has a guide groove for tracking of the uneven shape on the surface, and the unevenness at least one recess or convex shape constituting the optical information recording to have a cross-sectional shape of the asymmetrical sides in the direction orthogonal to the guide groove An optical information recording / reproducing apparatus for recording / reproducing optical information on a medium,
The movement direction of the probe is detected by detecting the fluctuation of the near-field light reflected from the optical information recording medium, and the probe is moved to the desired position of the optical information recording medium by feeding back a signal indicating the movement direction. An optical information recording / reproducing apparatus for tracking .
前記非対称な側面の断面形状の一方の側面が直線状になっていることを特徴とする請求項1に記載の光情報記録再生装置 The optical information recording / reproducing apparatus according to claim 1, wherein one side surface of the cross-sectional shape of the asymmetric side surface is linear. 前記非対称な側面の断面形状の一方の側面が2次曲線状になっていることを特徴とする請求項1に記載の光情報記録再生装置 2. The optical information recording / reproducing apparatus according to claim 1, wherein one side surface of the cross-sectional shape of the asymmetric side surface has a quadratic curve shape. 前記プローブは、窒化シリコン膜を形成した石英基板上に、高屈折率材料からなる突起を設けた平面プローブを備えたことを特徴とする請求項1乃至3の何れか一に記載の光情報記録再生装置。 The probes on a quartz board forming a silicon nitride film, optical information according to any one of claims 1 to 3, characterized in that it comprises a planar probe having a projection made of a high refractive index material Recording / playback device. 前記平面プローブと前記光情報記録媒体とが非接触状態であって、前記平面プローブと前記光情報記録媒体との距離が使用光源波長以下の領域に保持されていることを特徴とする請求項4記載の光情報記録再生装置。 The planar probe and the optical information recording medium is a non-contact state, claim 4, characterized in that the distance between the optical information recording medium and the flat probe is held in use the light source wavelength or less of the area The optical information recording / reproducing apparatus described . 前記平面プローブに光を集光するための対物レンズの出射面に相対した前記平面プローブのレーザ光入射面の表面部上に、無反射コーティング膜が形成されることを特徴とする請求項5に記載の光情報記録再生装置。 The light on the surface portion of the laser light incident surface of the planar probe relative to the exit surface of the objective lens for converging light onto the plane probe, to claim 5, characterized in that non-reflection coating film is formed The optical information recording / reproducing apparatus described . 前記無反射コーティング膜は、3層以上の誘電体膜により構成されていることを特徴とする請求項6に記載の光情報記録再生装置。 The optical information recording / reproducing apparatus according to claim 6, wherein the non-reflective coating film is composed of three or more dielectric films. 前記無反射コーティング層の厚さは、100nm以上であることを特徴とする請求項6または7に記載の光情報記録再生装置。 8. The optical information recording / reproducing apparatus according to claim 6, wherein the thickness of the non-reflective coating layer is 100 nm or more.
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