(57)【要約】【課題】光ピックアップ装置などの光検出器におけるその位置決めと光検出器の光検出素子に入力する光ビームを調整するピンホールあるいはスリットなどの光学的開口の位置決めを一度に行うことができ、且つ精度良く低コストで量産できるようにする。【解決手段】光検出器１０は、基板１２上に設けられた、複数の光検出素子からなる光検出部１６とその上面に設けられた光透過部１８と、光透過部１８の上面に設けられた、光学的開口２２を有する遮光層２０とを一体的にして構成されてなり、光透過部１８は、光学的開口２２と光検出部１６との距離を一定に保ち、光学的開口２２は、入射光ビームＢの、内側領域を通過するように構成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体チップと、
この半導体チップの一部からなる光検出部と、
この光検出部の、検出部側に設けられた光透過部と、
この光透過部の、前記光検出部と反対側に設けられ、入射光ビームを遮蔽する遮光層と、
この遮光層に設けられ、入射光ビームが前記光透過部を介して前記光検出部に到達するように、該入射光ビームが通過する光学的開口と、
を一体的に有してなり、
前記光学的開口の大きさ及び位置と、前記光検出部との関係が、前記光学的開口位置での入射光ビームの断面における内側領域が該光学的開口を通り、且つ、光透過部の厚みによって定められている該入射光ビームの拡がり範囲が、前記光検出部の受光面内に収まるようにされたことを特徴とする光検出器。
【請求項２】
請求項１において、
前記光検出部は複数設けられ、その各々に対応して、前記光学的開口が設けられたことを特徴とする光検出器。
【請求項３】
請求項１又は２において、
前記光透過部は、前記光検出部を含む前記半導体チップ表面を被って積層された光透過材料層よりなり、前記遮光層は、前記光透過部の光入射面に形成された遮光性材料膜からなり、前記光学的開口は、前記遮光性材料膜にパターンニングされた空隙からなることを特徴とする光検出器。
【請求項４】
請求項１又は２において、
前記光検出部を除く前記半導体チップ表面を被うスペーサ層を設けてなり、
前記光透過部は、前記スペーサ層に形成された光透過空間からなり、前記遮蔽層は、前記スペーサ層に形成された遮光性材料膜からなり、前記光学的開口は、前記遮光性材料膜にパターンニングされた空隙からなることを特徴とする光検出器。
【請求項５】
請求項４において、
前記スペーサ層は、前記光検出部を除く前記半導体チップ表面を被って積層された光透過性材料層よりなり、前記光透過空間及び前記遮光性材料膜の空隙は、前記光透過性材料層及び遮光性材料膜の一部を除去して形成されていることを特徴とする光検出器。
【請求項６】
請求項３乃至５のいずれかにおいて、
前記光検出部は、前記半導体チップの上面にフォトダイオードを形成するように埋め込まれて配置されたことを特徴とする光検出器。
【請求項７】
請求項１又は２において、
前記光検出部を除く、前記半導体チップ表面と基板を被うスペーサ層を設けてなり、前記光検出部は、前記基板上に配置された半導体チップの一部からなり、前記スペーサ層は、前記半導体チップと前記基板とを導通するボンディングリード線を内包して、これを保護するようにされ、前記光透過部は、前記スペーサ層により囲まれた光透過空間とされたことを特徴とする光検出器。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれかの光検出器と、光記録媒体からの反射光ビームを前記光検出器の前記開口を経て、前記光検出部に導く検出光学系と、を有してなり、
前記開口は、前記反射光ビームのビームウェストの位置に配置されたことを特徴とする光検出システム。
【請求項９】
光学的開口と、これと一体の光検出部とを有し、前記光学的開口の大きさ及び位置と、前記光検出部との関係が、前記光学的開口位置での入射光ビームの断面における内側領域が該光学的開口を通り、且つ、光透過部の厚みによって定められている該入射光ビームの拡がり範囲が、前記光検出部の受光面内に収まるようにされた光検出器の製造方法であって、
上面に、前記光検出部、及び、この光検出部の出力端から配線部を経て出力信号が導かれる電極を有してなる半導体チップを構成する半導体ウエハー上に、少なくとも前記光検出部を覆って、前記光検出部と前記光学的開口との距離に等しい厚さの光透過性樹脂もしくはガラスを積層して光透過部を形成する工程と、
この光透過部の、前記光検出部と反対側の表面にフォトレジストを塗布して、フォトレジスト層を形成する工程と、
このフォトレジスト層を、前記光学的開口に相当する部分を覆うフォトマスクを介して露光する工程と、
前記フォトレジスト層の感光部を現像により除去する工程と、
前記感光部を除去した前記フォトレジスト層及び除去により露出した前記光透過部の表面に、遮光性材料からなる遮光層を形成する工程と、
前記フォトレジスト層の未感光部を、その上の遮光性材料と共に除去するリフトオフ工程と、
を有し、光透過部、遮光層および開口部を形成したのちに、前記半導体ウエハーを半導体チップ毎に細断する工程と、を有してなる光検出器の製造方法。
【請求項１０】
光学的開口と、これと一体の光検出部とを有し、前記光学的開口の大きさ及び位置と、前記光検出部との関係が、前記光学的開口位置での入射光ビームの断面における内側領域が該光学的開口を通り、且つ、光透過部の厚みによって定められている該入射光ビームの拡がり範囲が、前記光検出部の受光面内に収まるようにされた光検出器の製造方法であって、
上面に、前記光検出部、及び、この光検出部の出力端から配線部を経て出力信号が導かれる電極を有してなる半導体チップを構成する半導体ウエハー上に、少なくとも前記光検出部を覆って、前記光検出部と前記光学的開口との距離に等しい厚さの光透過性樹脂もしくはガラスを積層して光透過部を形成する工程と、
この光透過部の、前記光検出部と反対側の表面にフォトレジストを塗布して、フォトレジスト層を形成する工程と、
このフォトレジスト層を、前記光学的開口に相当する部分以外を覆うフォトマスクを介して露光する工程と、
前記フォトレジスト層の未感光部を現像により除去する工程と、
前記未感光部を除去した前記フォトレジスト層及び除去により露出した前記光透過部の表面に、遮光性材料からなる遮光層を形成する工程と、
前記フォトレジスト層の感光部を、その上の遮光性材料と共に除去するリフトオフ工程と、
を有し、光透過部、遮光層および開口部を形成したのちに、前記半導体ウエハーを半導体チップ毎に細断する工程と、を有してなる光検出器の製造方法。
【請求項１１】
光学的開口と、これと一体の光検出部とを有し、前記光学的開口の大きさ及び位置と、前記光検出部との関係が、前記光学的開口位置での入射光ビームの断面における内側領域が該光学的開口を通り、且つ、光透過部の厚みによって定められている該入射光ビームの拡がり範囲が、前記光検出部の受光面内に収まるようにされた光検出器の製造方法であって、
上面に、前記光検出部、及び、この光検出部の出力端から配線部を経て出力信号が導かれる電極を有してなる半導体チップを構成する半導体ウエハー上に、少なくとも前記光検出部を覆って、前記基板と反対側の表面にフォトレジストを塗布して、前記光検出部と前記光学的開口との距離に等しい厚さのフォトレジスト層を形成する工程と、
このフォトレジスト層の、前記光検出部に相当する部分を覆うフォトマスクを介して露光する工程と、
前記フォトレジスト層の未感光部を現像により除去して光透過空間及びその周囲のスペーサ層を形成する工程と、
前記スペーサ層の表面及び前記光透過空間を覆うようにして、光透過性のカバーガラス層を設ける工程と、
このカバーガラス層の表面にフォトレジストを塗布してフォトレジスト層を形成する工程と、
このフォトレジスト層を、前記光学的開口に相当する部分を覆うフォトマスクを介して露光し、
その感光部を現像により除去する工程と、
このフォトレジスト層の未感光部及び前記感光部の除去により露出した前記カバーガラス層の表面に、遮光性材料からなる遮光層を形成する工程と、
前記フォトレジスト層の前記未感光部を、その上の遮光性材料と共に除去するリフトオフ工程と、
を有し、光透過部、遮光層および開口部を形成したのち細断する工程と、を有してなる光検出器の製造方法。
【請求項１２】
光学的開口と、これと一体の光検出部とを有し、前記光学的開口の大きさ及び位置と、前記光検出部との関係が、前記光学的開口位置での入射光ビームの断面における内側領域が該光学的開口を通り、且つ、光透過部の厚みによって定められている該入射光ビームの拡がり範囲が、前記光検出部の受光面内に収まるようにされた光検出器の製造方法であって、
上面に、前記光検出部、及び、この光検出部の出力端から配線部を経て出力信号が導かれる電極を有してなる半導体チップを構成する半導体ウエハー上に、少なくとも前記光検出部を覆って、前記基板と反対側の表面にフォトレジストを塗布して、前記光検出部と前記光学的開口との距離に等しい厚さのフォトレジスト層を形成する工程と、
このフォトレジスト層の、前記光検出部に相当する部分以外を覆うフォトマスクを介して露光する工程と、
前記フォトレジスト層の感光部を現像により除去して光透過空間及びその周囲のスペーサ層を形成する工程と、
前記スペーサ層の表面及び前記光透過空間を覆うようにして、光透過性のカバーガラス層を設ける工程と、
このカバーガラス層の表面にフォトレジストを塗布してフォトレジスト層を形成する工程と、
このフォトレジスト層を、前記光学的開口に相当する部分以外を覆うフォトマスクを介して露光し、
その未感光部を現像により除去する工程と、
このフォトレジスト層の感光部及び前記未感光部の除去により露出した前記カバーガラス層の表面に、遮光性材料からなる遮光層を形成する工程と、
前記フォトレジスト層の前記感光部を、その上の遮光性材料と共に除去するリフトオフ工程と、
を有し、光透過部、遮光層および開口部を形成したのちに、前記半導体ウエハーを半導体チップ毎に細断する工程と、を有してなる光検出器の製造方法。
【請求項１３】
光学的開口と、これと一体の光検出部とを有し、前記光学的開口の大きさ及び位置と、前記光検出部との関係が、前記光学的開口位置での入射光ビームの断面における内側領域が該光学的開口を通り、且つ、光透過部の厚みによって定められている該入射光ビームの拡がり範囲が、前記光検出部の受光面内に収まるようにされた光検出器の製造方法であって、
上面に、前記光検出部、及び、この光検出部の出力端から配線部を経て出力信号が導かれる電極を有してなる半導体チップを構成する半導体ウエハー上に、少なくとも前記光検出部を覆って、フォトレジストを塗布して、前記光検出部と前記光学的開口との距離に等しい厚さのフォトレジスト層を形成する工程と、
このフォトレジスト層を、前記光検出部に相当する部分を覆うフォトマスクを介して露光する工程と、
前記フォトレジスト層の未感光部を現像により除去して、光透過空間及びその周囲のスペーサ層を形成する工程と、
前記スペーサ層の表面及び前記光透過空間を覆うようにして、フィルムにフォトレジストを塗布してなるフィルムレジストを、そのフィルム側が、前記スペーサ層に接するように積層する工程と、
前記フィルムレジスト層を覆って、遮光性材料からなる遮光層を形成する工程と、
前記遮光層を介して、前記フィルムレジストの、前記光学的開口に相当する部分のみをフォトマスクを介して露光する工程と、
前記フィルムレジストのフォトレジストの露光された部分を、この部分を覆う前記遮光層の一部と共に、現像により除去する工程と、
を有し、光透過部、遮光層および開口部を形成したのちに、前記半導体ウエハーを半導体チップ毎に細断する工程と、を有してなる光検出器の製造方法。
【請求項１４】
光ビームを発生させるレーザ光源と、このレーザ光源からの光ビームを光記録媒体に集光させると共に、その反射光である反射光ビームを受光する対物レンズと、この対物レンズを通った前記反射光ビームに、近い位置にある前側焦線位置で、前記反射光ビームの光軸をＺ方向としたとき、これと直行する面内で、相互に直交するＸ方向とＹ方向のうちＹ方向の直線状に焦点を結び、遠い位置にある後側焦線位置で、Ｘ方向の直線状に焦点を結ぶ非点収差を発生させる非点収差光学素子と、請求項１乃至７のいずれかの光検出器と、を有してなり、
前記光検出器は、前記前側焦線位置と後側焦線位置との間の位置に配置され、前記反射光ビームの形状から前記対物レンズの焦点位置を検出するようにされ、前記遮光層は、前記前側焦線位置での前記反射光ビームの断面形状における、長手方向と直交する幅方向両外側を遮蔽するように、前記前側焦線位置に配置されたことを特徴とする光検出システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、光検出器、特に、光記録媒体の情報記録再生のための光ヘッド装置に用いて好適な光検出器、この光検出器の製造方法及び光検出器を用いた光検出システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、サーボ信号を正確に検出して制御動作を確実に行なうことが可能な２層光ディスク用光ピックアップ装置が開示されている。
【０００３】
この光ピックアップ装置は、２層光ディスクにより反射された反射ビームを受光するフォトデティクタと、フォトデティクタとビームスプリッタとの間に互いに光軸を一致させて設けられた第１のフォーカシングレンズと、焦点を合わされていない情報信号層からの反射ビームを遮断する遮光板と、第２のフォーカシングレンズとを備えて構成され、焦点に合わされていない情報信号層からの反射ビーム即ち層間迷光が、フォトデティクタに到達することを抑制し、サーボ信号を正確に検出するようにしたものである。
【０００４】
しかしながら、上記特許文献１記載の光ピックアップ装置では、その組立を行なう際に、フォトデティクタ（光検出器）の位置決めとピンホールの位置決めを別々に行なう必要があり、位置決め調整が困難で時間がかかり、更には、量産が困難であるという問題点がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平８−１８５６４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明者は、光ヘッド等の組立の際に、光検出器の位置決め及びピンホール等の光学的開口の位置決めを一度に行なうことができ、且つ精度良く低コストで量産できる光検出器、その製造方法及びこの光検出器を用いた光検出システムを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
即ち、以下の実施例により上記課題を解決することができる。
【０００８】
（１）半導体チップと、この半導体チップの一部からなる光検出部と、この光検出部の、検出部側に設けられた光透過部と、この光透過部の、前記光検出部と反対側に設けられ、入射光ビームを遮蔽する遮光層と、この遮光層に設けられ、入射光ビームが前記光透過部を介して前記光検出部に到達するように、該入射光ビームが通過する光学的開口と、を一体的に有してなり、前記光学的開口の大きさ及び位置と、前記光検出部との関係が、前記光学的開口位置での入射光ビームの断面における内側領域が該光学的開口を通り、且つ、光透過部の厚みによって定められている該入射光ビームの拡がり範囲が、前記光検出部の受光面内に収まるようにされたことを特徴とする光検出器。
【０００９】
（２）前記光検出部は複数設けられ、その各々に対応して、前記光学的開口が設けられたことを特徴とする（１）に記載の光検出器。
【００１０】
（３）前記光透過部は、前記光検出部を含む前記半導体チップ表面を被って積層された光透過材料層よりなり、前記遮光層は、前記光透過部の光入射面に形成された遮光性材料膜からなり、前記光学的開口は、前記遮光性材料膜にパターンニングされた空隙からなることを特徴とする（１）又は（２）に記載の光検出器。
【００１１】
（４）前記光検出部を除く前記半導体チップ表面を被うスペーサ層を設けてなり、前記光透過部は、前記スペーサ層に形成された光透過空間からなり、前記遮蔽層は、前記スペーサ層に形成された遮光性材料膜からなり、前記光学的開口は、前記遮光性材料膜にパターンニングされた空隙からなることを特徴とする（１）又は（２）のいずれかに記載の光検出器。
【００１２】
（５）前記スペーサ層は、前記光検出部を除く前記半導体チップ表面を被って積層された光透過性材料層よりなり、前記光透過空間及び前記遮光性材料膜の空隙は、前記光透過性材料層及び遮光性材料膜の一部を除去して形成されていることを特徴とする（４）に記載の光検出器。
【００１３】
（６）前記光検出部は、前記半導体チップの上面にフォトダイオードを形成するように埋め込まれて配置されたことを特徴とする（３）乃至（５）のいずれかに記載の光検出器。
【００１４】
（７）前記光検出部を除く、前記半導体チップ表面と基板を被うスペーサ層を設けてなり、前記光検出部は、前記基板上に配置された半導体チップの一部からなり、前記スペーサ層は、前記半導体チップと前記基板とを導通するボンディングリード線を内包して、これを保護するようにされ、前記光透過部は、前記スペーサ層により囲まれた光透過空間とされたことを特徴とする（１）又は（２）のいずれかに記載の光検出器。
【００１５】
（８）（１）乃至（７）のいずれかの光検出器と、光記録媒体からの反射光ビームを前記光検出器の前記開口を経て、前記光検出部に導く検出光学系と、を有してなり、前記開口は、前記反射光ビームのビームウェストの位置に配置されたことを特徴とする光検出システム。
【００１６】
（９）光学的開口と、これと一体の光検出部とを有し、前記光学的開口の大きさ及び位置と、前記光検出部との関係が、前記光学的開口位置での入射光ビームの断面における内側領域が該光学的開口を通り、且つ、光透過部の厚みによって定められている該入射光ビームの拡がり範囲が、前記光検出部の受光面内に収まるようにされた光検出器の製造方法であって、上面に、前記光検出部、及び、この光検出部の出力端から配線部を経て出力信号が導かれる電極を有してなる半導体チップを構成する半導体ウエハー上に、少なくとも前記光検出部を覆って、前記光検出部と前記光学的開口との距離に等しい厚さの光透過性樹脂もしくはガラスを積層して光透過部を形成する工程と、この光透過部の、前記光検出部と反対側の表面にフォトレジストを塗布して、フォトレジスト層を形成する工程と、このフォトレジスト層を、前記光学的開口に相当する部分を覆うフォトマスクを介して露光する工程と、前記フォトレジスト層の感光部を現像により除去する工程と、前記感光部を除去した前記フォトレジスト層及び除去により露出した前記光透過部の表面に、遮光性材料からなる遮光層を形成する工程と、前記フォトレジスト層の未感光部を、その上の遮光性材料と共に除去するリフトオフ工程と、を有し、光透過部、遮光層および開口部を形成したのちに、前記半導体ウエハーを半導体チップ毎に細断する工程と、を有してなる光検出器の製造方法。
【００１７】
（１０）光学的開口と、これと一体の光検出部とを有し、前記光学的開口の大きさ及び位置と、前記光検出部との関係が、前記光学的開口位置での入射光ビームの断面における内側領域が該光学的開口を通り、且つ、光透過部の厚みによって定められている該入射光ビームの拡がり範囲が、前記光検出部の受光面内に収まるようにされた光検出器の製造方法であって、上面に、前記光検出部、及び、この光検出部の出力端から配線部を経て出力信号が導かれる電極を有してなる半導体チップを構成する半導体ウエハー上に、少なくとも前記光検出部を覆って、前記光検出部と前記光学的開口との距離に等しい厚さの光透過性樹脂もしくはガラスを積層して光透過部を形成する工程と、この光透過部の、前記光検出部と反対側の表面にフォトレジストを塗布して、フォトレジスト層を形成する工程と、このフォトレジスト層を、前記光学的開口に相当する部分以外を覆うフォトマスクを介して露光する工程と、前記フォトレジスト層の未感光部を現像により除去する工程と、前記未感光部を除去した前記フォトレジスト層及び除去により露出した前記光透過部の表面に、遮光性材料からなる遮光層を形成する工程と、前記フォトレジスト層の感光部を、その上の遮光性材料と共に除去するリフトオフ工程と、を有し、光透過部、遮光層および開口部を形成したのちに、前記半導体ウエハーを半導体チップ毎に細断する工程と、を有してなる光検出器の製造方法。
【００１８】
（１１）光学的開口と、これと一体の光検出部とを有し、前記光学的開口の大きさ及び位置と、前記光検出部との関係が、前記光学的開口位置での入射光ビームの断面における内側領域が該光学的開口を通り、且つ、光透過部の厚みによって定められている該入射光ビームの拡がり範囲が、前記光検出部の受光面内に収まるようにされた光検出器の製造方法であって、上面に、前記光検出部、及び、この光検出部の出力端から配線部を経て出力信号が導かれる電極を有してなる半導体チップを構成する半導体ウエハー上に、少なくとも前記光検出部を覆って、前記基板と反対側の表面にフォトレジストを塗布して、前記光検出部と前記光学的開口との距離に等しい厚さのフォトレジスト層を形成する工程と、このフォトレジスト層の、前記光検出部に相当する部分を覆うフォトマスクを介して露光する工程と、前記フォトレジスト層の未感光部を現像により除去して光透過空間及びその周囲のスペーサ層を形成する工程と、前記スペーサ層の表面及び前記光透過空間を覆うようにして、光透過性のカバーガラス層を設ける工程と、このカバーガラス層の表面にフォトレジストを塗布してフォトレジスト層を形成する工程と、このフォトレジスト層を、前記光学的開口に相当する部分を覆うフォトマスクを介して露光し、その感光部を現像により除去する工程と、このフォトレジスト層の未感光部及び前記感光部の除去により露出した前記カバーガラス層の表面に、遮光性材料からなる遮光層を形成する工程と、前記フォトレジスト層の前記未感光部を、その上の遮光性材料と共に除去するリフトオフ工程と、を有し、光透過部、遮光層および開口部を形成したのち細断する工程と、を有してなる光検出器の製造方法。
【００１９】
（１２）光学的開口と、これと一体の光検出部とを有し、前記光学的開口の大きさ及び位置と、前記光検出部との関係が、前記光学的開口位置での入射光ビームの断面における内側領域が該光学的開口を通り、且つ、光透過部の厚みによって定められている該入射光ビームの拡がり範囲が、前記光検出部の受光面内に収まるようにされた光検出器の製造方法であって、上面に、前記光検出部、及び、この光検出部の出力端から配線部を経て出力信号が導かれる電極を有してなる半導体チップを構成する半導体ウエハー上に、少なくとも前記光検出部を覆って、前記基板と反対側の表面にフォトレジストを塗布して、前記光検出部と前記光学的開口との距離に等しい厚さのフォトレジスト層を形成する工程と、このフォトレジスト層の、前記光検出部に相当する部分以外を覆うフォトマスクを介して露光する工程と、前記フォトレジスト層の感光部を現像により除去して光透過空間及びその周囲のスペーサ層を形成する工程と、前記スペーサ層の表面及び前記光透過空間を覆うようにして、光透過性のカバーガラス層を設ける工程と、このカバーガラス層の表面にフォトレジストを塗布してフォトレジスト層を形成する工程と、このフォトレジスト層を、前記光学的開口に相当する部分以外を覆うフォトマスクを介して露光し、その未感光部を現像により除去する工程と、このフォトレジスト層の感光部及び前記未感光部の除去により露出した前記カバーガラス層の表面に、遮光性材料からなる遮光層を形成する工程と、前記フォトレジスト層の前記感光部を、その上の遮光性材料と共に除去するリフトオフ工程と、を有し、光透過部、遮光層および開口部を形成したのちに、前記半導体ウエハーを半導体チップ毎に細断する工程と、を有してなる光検出器の製造方法。
【００２０】
（１３）光学的開口と、これと一体の光検出部とを有し、前記光学的開口の大きさ及び位置と、前記光検出部との関係が、前記光学的開口位置での入射光ビームの断面における内側領域が該光学的開口を通り、且つ、光透過部の厚みによって定められている該入射光ビームの拡がり範囲が、前記光検出部の受光面内に収まるようにされた光検出器の製造方法であって、上面に、前記光検出部、及び、この光検出部の出力端から配線部を経て出力信号が導かれる電極を有してなる半導体チップを構成する半導体ウエハー上に、少なくとも前記光検出部を覆って、フォトレジストを塗布して、前記光検出部と前記光学的開口との距離に等しい厚さのフォトレジスト層を形成する工程と、このフォトレジスト層を、前記光検出部に相当する部分を覆うフォトマスクを介して露光する工程と、前記フォトレジスト層の未感光部を現像により除去して、光透過空間及びその周囲のスペーサ層を形成する工程と、前記スペーサ層の表面及び前記光透過空間を覆うようにして、フィルムにフォトレジストを塗布してなるフィルムレジストを、そのフィルム側が、前記スペーサ層に接するように積層する工程と、前記フィルムレジスト層を覆って、遮光性材料からなる遮光層を形成する工程と、前記遮光層を介して、前記フィルムレジストの、前記光学的開口に相当する部分のみをフォトマスクを介して露光する工程と、前記フィルムレジストのフォトレジストの露光された部分を、この部分を覆う前記遮光層の一部と共に、現像により除去する工程と、を有し、光透過部、遮光層および開口部を形成したのちに、前記半導体ウエハーを半導体チップ毎に細断する工程と、を有してなる光検出器の製造方法。
【００２１】
（１４）光ビームを発生させるレーザ光源と、このレーザ光源からの光ビームを光記録媒体に集光させると共に、その反射光である反射光ビームを受光する対物レンズと、この対物レンズを通った前記反射光ビームに、近い位置にある前側焦線位置で、前記反射光ビームの光軸をＺ方向としたとき、これと直行する面内で、相互に直交するＸ方向とＹ方向のうちＹ方向の直線状に焦点を結び、遠い位置にある後側焦線位置で、Ｘ方向の直線状に焦点を結ぶ非点収差を発生させる非点収差光学素子と、（１）乃至（７）のいずれかの光検出器と、を有してなり、前記光検出器は、前記前側焦線位置と後側焦線位置との間の位置に配置され、前記反射光ビームの形状から前記対物レンズの焦点位置を検出するようにされ、前記遮光層は、前記前側焦線位置での前記反射光ビームの断面形状における、長手方向と直交する幅方向両外側を遮蔽するように、前記前側焦線位置に配置されたことを特徴とする光検出システム。
【発明の効果】
【００２２】
この発明の光検出器は、複数の光検出素子を含む光検出部と、光学的開口を形成する遮光層とが一体的に設けられているので、光検出素子の位置決め及び光学的開口の位置決めが確実であり、従って、組立が容易で、且つ安価に精度良く製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の実施例１に係る光検出器を拡大して示す断面図
【図２】図１のII−II線に沿う平面図
【図３】図１に示される光ビームの断面形状の例を示す模式図
【図４】本発明の実施例２に係る光検出器を示す平面図
【図５】同正面図
【図６】本発明の実施例２に係る光検出器を製造する過程を示す一部断面とした正面図
【図７】同平面図
【図８】本発明の実施例３に係る光検出器を製造する過程を示す一部断面とした正面図
【図９】同平面図
【図１０】本発明の実施例４に係る光検出器を製造する過程を示す一部断面とした正面図
【図１１】同平面図
【図１２】本発明の実施例５に係る光検出器を示す断面図
【図１３】本発明の実施例６に係る光検出器を示す断面図
【図１４】本発明の実施例７に係る光検出器を示す断面図
【図１５】本発明の実施例に係る光ヘッド装置を含む多層光記録媒体再生システムを示すブロック図
【図１６】同実施例における多層光記録媒体と光ヘッド装置との関係を模式的に示す一部断面とした斜視図
【図１７】同実施例における光ヘッド装置の光学系及び回路を示すブロック図
【図１８】同実施例に用いた非点収差機構の原理を模式的に示す斜視図
【図１９】同実施例におけるセンサレンズと遮蔽板及び光検出器との関係を模式的に示す斜視図
【図２０】同実施例における光検出器の受光素子の配置と迷光の受光範囲との関係を示す平面図
【図２１】同実施例におけるフォーカスエラー信号を出力するための回路を示す回路図
【図２２】前側焦線位置での反射光ビームの幅方向位置と相対放射強度との関係を示す線図
【図２３】同実施例における、前側焦線位置でのメインウィンドー、主光及び迷光のビーム形状との関係を模式的に示す平面図
【図２４】光検出器における主光の合焦状態を示す平面図
【図２５】センサレンズと、窓部と光検出器との位置関係を示す光学配置図
【図２６】同実施例におけるＦＥ信号と焦点距離の関係を、窓幅との関係において示す線図
【図２７】同実施例において、ＴＥ信号とディスク位置及び窓幅との関係を示す線図
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下本発明の実施例に係る光検出器、これを用いた光検出システム及び光検出器の製造方法について説明する。
【実施例】
【００２５】
図１及び図２に示されるように、本発明の実施例１に係る光検出器１０は、半導体チップ１２の上面である平面１２Ａに埋め込まれた状態で並べて配置された４個の光検出素子１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃ、１４Ｄ（以下これらを総称する場合は１４とする）からなる光検出部１６と、この光検出部１６の、半導体チップ１２と反対側（受光面１７側）に設けられた光透過部１８の、半導体チップ１２と反対側において、光検出部１６を被うようにして積層された光透過部１８と、この光透過部１８の、半導体チップ１２と反対側の表面１８Ａに積層され、入射光ビームＢを遮蔽する遮光層２０と、この遮光層２０に設けられ、入射光ビームＢが光透過部１８を介して光検出部１６に到達するように、該入射光ビームＢが通過する光学的開口２２と、を備えて構成されている。
【００２６】
図２の符号２４Ａ、２４Ｂは、半導体チップ１２の表裏を貫通して設けられた貫通電極、２６Ａ、２６Ｂは貫通電極２４Ａ、２４Ｂの、光透過部１８側の端部に設けられた電極パッド、２８は電極パッド２６Ａ、２６Ｂと光検出部１６素子とを接続する配線部、３０は配線部２８の途中で、光検出部１６の出力端子と電極パッド２６Ｂとの間に設けられた電流−電圧変換アンプをそれぞれ示す。配線部２８は、電流出力の場合を例として図示しているが、途中に電流増幅器を用いても良い。また、図では省略したが、それぞれの光検出素子から配線部もしくは、電流−電圧変換アンプもしくは、電流増幅器を経由して、それぞれの光検出素子に対応した電極パッドに出力されている。
【００２７】
前記光検出素子１４を含む半導体チップ１２は、フォトデティクタ（光検出素子）をパターニングして構成されてなり、光透過部１８は、光透過性樹脂を半導体チップ１２上に積層して構成されている。
【００２８】
光透過部１８の材料としては、環状オレフィン、アクリル、ポリカーボネート、メタクリレート等の光透過性樹脂を用いる。又、この光透過性樹脂をスピンコーティング法又はスクリーン印刷法で半導体チップ上に積層させる。又、光透過性樹脂の代わりに、ガラス板などを用いてもよい。
【００２９】
光透過部１８の光ビーム入射側の表面１８Ａに形成された遮光層２０は、アルミ、銅、タングステン等の遮光性の金属材料膜を積層してなり、光学的開口２２は、予め遮光層２０に形成しておくか、あるいはリソグラフィにより形成する。
【００３０】
ここで、光学的開口２２及び光検出部１６の大きさ並びに位置の関係は、光学的開口２２の位置で、図３に示されるように、入射光ビームの断面３２における内側領域３２Ａが、該光学的開口２２を通り、且つ、該入射光ビームの拡がり範囲が光検出部１６の受光面内に収まるようにされている。
【００３１】
内側領域とは、例えば、多層光記録媒体における再生用光ビームの、合焦記録層からの反射光ビーム断面であり、非合焦記録層からの反射光である迷光は、内側領域と外側の領域を通る。光学的開口２２の形状は、図３（Ａ）に示されるように、ピンホールＰであったり、又、図２及び図３（Ｂ）において二点鎖線で示されるように、例えば、細長い長方形（スリット形状）である。この場合、光ビームが最も絞られるビームウエストの位置に、光学的開口を設けるとよい。
【００３２】
例えば、光学的開口がピンホールの場合は、例えば図１において２点鎖線で示されるようにビームウエストＢＷの位置とする。また、スリットの場合は、入射する光ビームが非点収差光学素子を通ったときの前側焦線の位置に配置され、その位置での光ビームの断面における内側領域３２Ａよりもやや大きくされている（詳細は実施例８の説明参照）。
【００３３】
この実施例１では、光学的開口２２は、図２に示されるように、ブロック状（田型）に配置された４個の光検出素子１４Ａ〜１４Ｄの中心部を４５°の斜めに横切る直線的なスリット形状とされている。
【００３４】
次に、図４、図５に示される実施例２の光検出器を製造する過程について、図６及び図７を参照して説明する。
【００３５】
この第２実施例の製造方法により製造される光検出器４０は、３個の光検出部１６Ａ〜１６Ｃと、この３個の光検出部１６Ａ〜１６Ｃに対応する３個の光学的開口２２Ａ〜２２Ｃを備えたものである。
【００３６】
図４に示されるように、中央の光検出部１６Ｂは、４個の光検出素子１４によって、また、両側の光検出部１６Ａ、１６Ｃは図４において上下２個の光検出素子１５によって構成されている。これらの光検出素子１４、１５は、青色光受光用である。光検出部１６Ｂに対応する光学的開口２２Ｂは、平面視で、田型に配置された４個の光検出素子１４の中心を図において４５°の斜めに右上がりとなるスリット形状とされている。又、両側の光検出器１６Ａ、１６Ｃに対応する光学的開口２２Ａ、２２Ｃは光学的開口２２Ｂと平行なスリット形状とされている。ここでは、光検出部１６Ａ、１６Ｃは上下２個の光検出素子１５から構成される場合を説明したが、光検出部１６Ｂと同様に４個の光検出素子１５で構成しても良い。
【００３７】
更に、各光検出部１６Ａ〜１６Ｃのそれぞれの光検出素子１４、１５毎に、その出力端子側と対向する電極パッド２６Ｂとの間の配線部に、アンプ３０が配置されている（図４においては、光検出部１６Ａの光検出素子のみについてアンプ３０が示されている。他の光検出部の光検出素子のアンプは図示省略されている。）。
【００３８】
製造工程では、予め、３個の光検出部１６Ａ〜１６Ｃ及びアンプ３０、電極パッド２６Ａ、２６Ｂ、貫通電極２４Ａ、２４Ｂが形成された半導体チップ４２を用意する（図６（Ａ）、図７（Ａ）参照）。
【００３９】
次に、図６（Ｂ）に示されるように、環状オレフィン、アクリル、ポリカーボネート、メタクリレート等の、光透過性樹脂を、スピンコーティング法やスクリーン印刷法で、光検出部１６Ａ〜１６Ｃ、電極パッド２６Ａ、２６Ｂ等を含んで半導体チップ４２の表面を覆うようにして積層して、光透過部４８を形成する。
【００４０】
次に、図６（Ｃ）に示されるように、ポジ型フォトレジストを、光透過部４８の、半導体チップ４２と反対側の表面に塗布し、且つこれをプリベークしてフォトレジスト層４４を形成する。
【００４１】
次に、図６（Ｄ）、図７（Ｂ）に示されるように、フォトマスク４５により、光学的開口２２Ａ〜２２Ｃに対応する部分のみを遮蔽して露光してから、現像により、フォトレジスト層４４における感光部分を除去する。
【００４２】
更に、図６（Ｅ）に示されるように、フォトレジスト層４４の未感光部分及び露出した光透過部４８の表面にアルミ、銅、タングステン等の遮光性金属材料により、遮光層２０を成膜する。
【００４３】
次に、図６（Ｆ）、図７（Ｃ）に示されるように、フォトレジスト層４４に残る未感光部をその上の遮光層と共に除去（リフトオフ）する。
【００４４】
フォトレジスト層４４における未感光部は、光学的開口２２Ａ〜２２Ｃに相当する部分であるので、遮光層２０に、光学的開口２２Ａ〜２２Ｃが形成されることになる。ここでは、光検出部１６Ａ〜１６Ｃの周囲に対応する箇所以外にも遮光層２０が積層されている。
【００４５】
次に、図８を参照して、実施例３に係る光検出器の製造方法について説明する。この光検出器５０は、光学的開口２２Ａ〜２２Ｃから光検出部１６Ａ〜１６Ｃに至る光ビームの光路となる光透過部５４が光透過空間とされている。
【００４６】
この実施例３の製造方法では、図６（Ａ）及び図７（Ａ）に示されると同一のフォトデティクタ半導体チップ上に、図８（Ａ）に示されるように、ネガ型フォトレジストを塗布し、且つ、プリベークしてフォトレジスト層５２を形成する。
【００４７】
次に、図８（Ｂ）に示されるように、フォトマスク５５により光学的開口２２Ａ〜２２Ｃに相当する部分を遮蔽して、フォトレジスト層５２を露光し、図８（Ｃ）に示されるように、フォトレジスト層５２の未感光部を現像により除去し、光透過空間である光透過部５４を形成し、更に、ポストベークして固定する。固定されたフォトレジスト層５２は、光透過部５４を囲むスペーサとなる。
【００４８】
次に、光透過部５４及びフォトレジスト層５２の感光部の上側に光透過性のカバーガラス５６を接着剤（図示省略）により固定する。
【００４９】
図８（Ｄ）に示されるように、カバーガラス５６上にポジ型フォトレジストを塗布し、且つ、これをプリベークすることによってフォトレジスト層５８を形成し、次に、図８（Ｅ）及び図９に示されるように、光学的開口２２Ａ〜２２Ｃに相当する部分のみを、フォトマスク５５によりマスキングして、フォトレジスト層５８を露光する。
【００５０】
次に、図８（Ｆ）に示されるように、フォトレジスト層５８における感光部を現像により除去し、図８（Ｇ）に示されるように、フォトレジスト層５８における未感光部の表面及び露出しているカバーガラス５６の表面に、遮光層２０を成膜する。
【００５１】
最後に、図８（Ｈ）に示されるように、フォトレジスト層５８の未感光部を、その上の遮光層２０と共に除去（リフトオフ）することにより、遮光層２０に、光学的開口２２Ａ〜２２Ｃ（図７（Ｃ）参照）を形成して、光検出器５０を完成させる。
【００５２】
次に、図１０に基づいて、実施例４に係る光検出器６０の製造方法について説明する。
【００５３】
この実施例４は、実施例３における、図８（Ｂ）までの工程が同一であるのでここまでの説明は省略する。
【００５４】
まず、図１０（Ａ）に示されるように、光透過部５４が形成された状態のフォトレジスト層５２の表面に、ポジ型フォトレジストが塗布された状態のフィルムレジスト６２をラミネートする。このフィルムレジスト６２は透明なフィルム６２Ａ、及び、これに塗布されたフォトレジスト６２Ｂから構成されていて、そのままプリベークされる。
【００５５】
次に、図１０（Ｂ）に示されるように、フィルムレジスト６２のフォトレジスト６２Ｂ側の表面に、遮光性材料からなる遮光層２０が形成される。
【００５６】
次に、図１１に示されるフォトマスク６４により、スリット２１部分のみが露光されるように、遮光層２０を覆った状態で、図１０（Ｃ）に示されるように、フィルムレジスト６２のフォトレジスト６２Ｂを露光し、プリベークする。
【００５７】
現像によりフォトレジストの感光部を、その上の遮光層２０と共に除去し、ポストベークすると、図１０（Ｄ）に示されるように、透明なフィルム６２Ａが残り、その上に、光学的開口２２Ａ〜２２Ｃが形成された遮光層２０が残る。ここでは、透明なフィルム６２Ａが残っているが、このフィルム６２Ａはリフトオフした状態にしてもよい。
【００５８】
なお、上記実施例は１個の半導体チップに光透過部や遮光層を積層しているが、実際は半導体ウエハー上に多数の半導体チップを形成し、その上に光透過部等を積層して、多数の光検出器を作成した後に、半導体ウエハーを半導体チップ毎に細断して完成させる。
【００５９】
以上の実施例は、半導体などの微細加工プロセスを用いてスリット一体型の光検出器を製造するものであるが、本発明はこれに限定されるものでなく、基板への半導体チップを搭載する場合と同様の手順によって光検出器を製造するようにしても良い。
【００６０】
図１２に示される実施例５に係る光検出器７０は、基板７２の上に、光検出部７４を含む半導体チップ７６を取り付け、これをボンディングリード線７８Ａ、７８Ｂにより、電極（図示省略）に接続すると共に、ボンディングリード線７８Ａ、７８Ｂを埋め込むように、樹脂からなるボンディング保護部８０を、光検出部７４を取り囲む環状に形成し、そのボンディング保護部８０の上に、光学的開口８２を有する遮光板８４を取り付けたものである。環状のボンディング保護部８０の内側空間は、光透過部（光透過空間）８８となっている。図１２の符号８６は遮光板をボンディング保護部に固定するための接着剤を示す。この実施例では、ボンディング保護部８０がスペーサの機能を持ち、光検出部７４と光学的開口８２との距離ｈを高い精度で維持することができる。
【００６１】
遮光板８４は、薄い金属板に、機械的に光学的開口を穴あけしたり、電鋳（エレクトロフォーミング）により、金属板にスリットやピンホールからなる光学的開口を形成しても良い。この場合、遮光板８４は、材料としてニッケルを用いる。又、ガラス板にエッチングを施して、高透過率部分を光学的開口とし、低透過率部分を遮光部分として用いても良い。更に、遮光板固定用の接着剤８６は、ＵＶ硬化接着剤を用いると良い。
【００６２】
次に、図１３に示される実施例６について説明する。
【００６３】
この実施例６の光検出器９０は、上記実施例５の光検出器７０における、金属製の遮光板８４に代えて、ガラス板８４Ａ上に、遮光膜８４Ｂを積層したものである。
【００６４】
この実施例６において、遮光膜８４Ｂは、ガラス板８４Ａにクロムやアルミ等の遮光膜を蒸着等によって成膜し、光学的開口８２は、エッチングにより、金属製の遮光膜８４Ｂの一部を除去して形成する。
【００６５】
次に図１４に示される実施例７について説明する。
【００６６】
この実施例７に係る光検出器１００は、上記実施例５、６における遮光板８４あるいはガラス板８４Ａと遮光膜８４Ｂに代えて、樹脂成形によって形成される、光学的開口８２を有する遮光板８５を用いるものである。この遮光板８５は、精密成形に適したＰＰＳ（ポリフェニルポリフェンレンサルファイド）樹脂、ＬＣＰ（液晶ポリマー）樹脂を用いると良い。ボンディング保護部８０と、遮光板８５の接合は溶着によって行なう。
【００６７】
上記各実施例において、光透過部１８、４８は光検出部の他に、配線部アンプ、電極パッドなどを覆って形成されているが、本発明は、、これに限定されるものではなく、少なくとも光検出部を覆うものであればよい。
【００６８】
上記光検出器を含む光ヘッド装置及びこれを含む光検出システムである多層光記録媒体記録再生システムの実施例８について説明する。
【００６９】
図１５に示されるように、実施例８に係る多層光記録媒体記録再生システム（以下記録再生システム）１１０は、多層光記録媒体１１２と、光ヘッド装置（以下光ヘッド）１１４と、光ヘッド１１４からの信号に基づいて、再生（ＲＦ）信号や、トラッキングエラー（ＴＥ）信号、フォーカスエラー（ＦＥ）信号等を出力する検出回路１４０と、検出回路１４０の出力信号に基づいて、光ヘッド１１４を制御したり、光ヘッド１１４を多層光記録媒体１１２の半径方向に駆動するための駆動装置１１５及び多層光記録媒体１１２を回転駆動するためのスピンドルモータ１１６を制御する制御装置１５０と、検出回路１４０からのＲＦ信号より基本クロックを再生したりアドレスを判別したりする信号処理回路１７０と、システムコントローラ１７２及びＤ／Ａコンバータ１７４とを備えて構成されている。
【００７０】
図１６に示されるように、多層光記録媒体１１２は、複数の記録層１１２Ａ、１１２Ｂ、１１２Ｃ、１１２Ｄ、・・・を備えて構成されている。
【００７１】
光ヘッド１１４は、図１７に示されるように、ＢＤ光学系１２０と、ＤＶＤ・ＣＤ光学系１３０と、アクチュエータ１１７とを備えている。
【００７２】
このアクチュエータ１１７には、図１６に示されるように、ＢＤ光学系１２０におけるＢＤ対物レンズ１２２、及び、ＤＶＤ・ＣＤ光学系１３０におけるＤＶＤ・ＣＤ対物レンズ１３２が、これらの中心光軸１２２Ａ、１３２Ａが、多層光記録媒体１１２の回転方向と直交する同一半径上に並ぶように搭載されている。
【００７３】
ＢＤ光学系１２０は、ブルーレイディスク（商標）用のレーザ光を出射するレーザダイオードからなるレーザ光源１２３と、このレーザ光源１２３から出射された光ビームのｓ偏光又はｐ偏光の一方を図１７において横方向に反射する偏光ビームスプリッタ１２４と、この偏光ビームスプリッタ１２４を通った光ビームを多層光記録媒体１１２の特定の記録層に合焦させる上記ＢＤ対物レンズ１２２と、多層光記録媒体１１２からの、上記光ビームの反射光が、ＢＤ対物レンズ１２２を経て偏光ビームスプリッタ１２４を透過した後の光ビームを受光する光検出器１２５と、を同一の光軸ＯＡ２上に備えて構成されている。
【００７４】
光軸ＯＡ２上には、レーザ光源１２３と偏光ビームスプリッタ１２４との間に、回折格子１２６が配置され、又、偏光ビームスプリッタ１２４と再生用対物レンズ１２２との間には、コリメートレンズ１２７、立上げミラー１２８及びλ／４波長板１２９がこの順で配置され、偏光ビームスプリッタ１２４と光検出器１２５との間には、非点収差光学素子であるセンサレンズ１８０が配置されている。このセンサレンズ１８０と光検出器１２５との間には、遮蔽板（遮光層）１８２が配置されている。
【００７５】
コリメートレンズ１２７は図示しない駆動装置によって光軸方向に移動可能とされている。センサレンズ１８０は、これを透過した光ビームに所定の非点収差が与えられるようになっている。この非点収差は、フォーカスエラー信号（ＦＥ信号）の検出に使用される（詳細後述）。
【００７６】
アクチュエータ１１７は、例えばボイスコイルモータからなり、制御装置１５０からの信号に基づいてフォーカス動作、トラッキング動作、チルト動作を行なうように構成されている。
【００７７】
回折格子１２６は、レーザ光源１２３から直線偏光の発散光として出射された光ビームを、１本のメイン光ビームと２本のサブ光ビームに分岐するようにされている（以下特に説明がない限り、これらをまとめて光ビームと称する）。上記２本のサブ光ビームは、デファレンシャルプッシュプル方式（以下ＤＰＰ方式）によるトラックエラー信号（ＴＥ信号）の検出に用いられるものである。
【００７８】
センサレンズ１８０は、原理図である図１８に示すように、円形レンズ１８０Ａとシリンドリカルレンズ１８０Ｂとを組合せ、入射した反射光ビームに非点収差を発生させるように構成されている。
【００７９】
非点収差発生原理について説明する。ここでは、反射光ビームの光軸をＺ方向とし、これと直交する面内における１方向をＸ方向、且つ、Ｘ方向と直交する方向をＹ方向としている。
【００８０】
センサレンズ１８０は、偏光ビームスプリッタ１２４を透過した後の反射光ビームを、円形レンズ１８０Ａ及びシリンドリカルレンズ１８０Ｂとを通すことによって、シリンドリカルレンズ１８０Ｂに近い位置の線状の焦点である前側焦線１８４Ａの位置で、Ｙ方向の直線状に焦点を結び、遠い位置の線状の焦点である後側焦線１８４Ｂ位置で、Ｘ方向の直線状に焦点を結ぶ非点収差を発生させるようになっている。光検出器１２５は光ビームが円形となる位置に配置されている。
【００８１】
遮蔽板１８２は、図１８、２０に示されるように、上記の前側焦線１８４Ａの位置に、該前側焦線を形成する反射光ビームのビーム外形よりも僅かに大きくて、該反射光ビームの断面形状における長手方向と直交する方向の幅方向両外側を遮蔽する光学的開口１８３を備えている。光学的開口１８３は、メインウィンドー１８３Ａと、この両側に設けられたサブウィンドー１８３Ｂ、１８３Ｃとから構成されている。
【００８２】
この実施例において、光検出器は光検出器１２５と光学的開口１８３と、両者の間の光路となる光透過空間とから、実施例１乃至７のいずれかの光検出器のように一体的に構成されている。なお、ＤＶＤ・ＣＤ光学系１３０には、ＢＤ光学系１２０における光学的開口１８３に相当するような光学的開口は設けられていない。
【００８３】
前側焦線１８４Ａの位置は、光検出器１２５の受光面から、非点収差光学素子である前記センサレンズ１８０方向への距離ｓの位置とされ、前記距離ｓは、前記光反射光ビームが前記光検出器１２５に入射して得られるＦＥ信号と、ＢＤ対物レンズ１２２の焦点距離との関係から得られるＳ字曲線におけるピーク−ピークの距離をｄ（図２６参照）、対物レンズ１２２からセンサレンズ１８０に至る光学系の復路倍率をＭとしたとき、ｓ≒ｄ×Ｍ２とされている。
【００８４】
なお、シリンドリカルレンズ１８０Ｂの軸線は、実施例では、図１９に示されるように、図１８（原理図）から時計方向に４５°傾けて配置されている。
【００８５】
ここにおいて、窓部とは、光の通る幅を制限するための光学的な開口であり、その開口は、光を透過しない金属板や樹脂板、ガラス板等に機械的に穴があいた状態でも良い。また、ガラス板にエッチングを施し、開口にあたる部分を高透過率、それ以外を低透過率で構成して、光の通る幅を制限しても良い。
【００８６】
メインウィンドー１８３Ａは、レーザ光源１２３からの光ビームが、回折格子１２６により分岐された前記１本のメイン光ビームに対応し、サブウィンドー１８３Ｂ、１８３Ｃは、同時に分岐された２本のサブ光ビームに対応して設けられている。
【００８７】
従って、メイン光ビームは、前記光軸ＯＡ２上に、その前側焦線１８４Ａが形成され、サブ光ビームは、メイン光ビームの前側焦線１８４Ａの両側にこれと平行となるようにその前側焦線が形成される。
【００８８】
光検出器１２５は、前記Ｘ方向とＹ方向とに４５°をなす方向を上下方向としたとき、上下及び左右対称に隣接する４区画に配置された同一形状の４個の受光素子１２５Ａ〜１２５Ｄを備え、図２１に示されるように、これらの受光素子１２５Ａ〜１２５Ｄの対角線上で対をなす２組の受光素子１２５Ａと１２５Ｃ及び１２５Ｂと１２５Ｄの和の差分を検出信号として出力するようにされている。
【００８９】
前記メインウィンドー１８３Ａは、その長手方向が、前記Ｙ方向と一致するように配置されている。
【００９０】
前記受光素子１２５Ａ〜１２５Ｄの両側には、左右に配置された２個の同一形状の受光素子１２５Ｅ及び１２５Ｆからなる第１のサブ光ビーム受光部と、左右に隣接する２区画に配置された２個の同一形状の受光素子１２５Ｇ及び１２５Ｈからなる第２のサブ光ビーム受光部がそれぞれ配置されている。サブ光ビーム受光部は、上下及び左右対称に隣接する４区画に配置された４個の受光素子をからなるタイプでも良い。
【００９１】
前記メインウィンドー１８３Ａ及びサブウィンドー１８３Ｂ、１８３Ｃの長手方向と直交する方向の開口幅は次のように決定する。これは、反射光ビーム及びサブ光ビームの、ぞれぞれの前側焦線位置における光強度を、開口幅方向位置との関係で測定し、測定された光強度と開口幅方向位置の関係を示す相対放射光強度分布曲線（図２２参照）でのピーク値の１／ｅ２となるビーム幅をＤとしたとき、開口の幅を１．５〜１０Ｄとなるようにする。なお、通常用いられている定義では、１／ｅ２＝０．１３５であり、光ビームの強度がピーク値の１／ｅ２になるビーム径をビームの直径としている。
【００９２】
開口幅が１．５Ｄ未満では、スリットにより遮蔽される部分が多すぎて、光検出のための絶対光量が不足し、１０Ｄを超えたときは、迷光を十分に遮蔽できずＳ／Ｎが悪化する。本発明者は層間迷光が前側焦線位置では、その幅方向に１０Ｄよりも更に外側に拡がり、且つ、１０Ｄよりも外側の層間迷光を遮断することは、迷光対策として大きな効果があることを見出した。
【００９３】
本実施例の光学的条件では、前記メインウィンドー１８３Ａの開口幅は５０μｍ以上、サブウィンドー１８３Ｂ、１８３Ｃの開口幅は１０μｍ以上とされている。これは、フォーカスサーボ引き込みに支障を起こさず、迷光を遮断する有効な値となっており、できるだけ５０μｍ及び１０μｍに近い開口幅とするのが良い。
【００９４】
ＤＶＤ・ＣＤ光学系１３０は、上記ＢＤ光学系１２０と同様の構成であって、同一の光軸ＯＡ３上に、レーザ光源１３３とＤＶＤ・ＣＤ対物レンズ１３２との間に回折格子１３６、偏光ビームスプリッタ１３４、コリメートレンズ１３７、立上げミラー１３８及びλ／４波長板１３９を、この順で備えている。又、多層光記録媒体１１２からの反射光が、偏光ビームスプリッタ１３４に戻ってこれを透過した後に、この光ビームを受光する光検出器１２５及び１３５と偏光ビームスプリッタ１３４との間に配置されたセンサレンズ１３１とを備えている。なお、ＤＶＤ・ＣＤ光学系１３０には遮蔽板が不要である。
【００９５】
検出回路１４０は、エラー検出回路１４１、波形等化器１４２、整形器１４３から構成されていて、制御装置１５０は、制御回路１５１とドライバ１６１とから構成されている。
【００９６】
制御回路１５１は、フォーカス制御回路１５２、トラッキング制御回路１５３、チルト制御回路１５４、スライド制御回路１５６及びスピンドル制御回路１５７から構成されている。
【００９７】
又、ドライバ１６１は、フォーカスドライバ１６２、トラッキングドライバ１６３、チルトドライバ１６４、スライドドライバ１６６及びスピンドルドライバ１６７から構成されている。
【００９８】
制御回路１５１は、上記構成によって、検出回路１４０からのフォーカスエラー（ＦＥ）信号、トラッキングエラー（ＴＥ）信号等に基づいて、光ヘッド１１４のフォーカスサーボ、トラッキングサーボ及びスライドサーボ等を行なうと共に、スピンドルモータ１７２の回転を制御するように構成されている。
【００９９】
又、信号処理回路１７０は、検出回路１４０からのＲＦ信号に復調、誤り検出／訂正等の処理を施してデータを再生するデジタル信号処理を行ない、Ｄ／Ａコンバータ１７４を介してデジタル信号であるデータをアナログ信号に変換してから出力端子（図示省略）に供給するようにされている。
【０１００】
次に、上記ＢＤ光学系１２０から光ビームをブルーレイ規格の多層光記録媒体１１２に照射して、再生信号を得る過程について説明する。
【０１０１】
レーザ光源１２３は直線偏光の光ビームを発散光として出射し、その光ビームは、回折格子１２６に入射して、前述のように、１本のメイン光ビームと２本のサブ光ビームとされる。
【０１０２】
回折格子１２６を通過した光ビームは、偏光ビームスプリッタ１２４において反射された後に、コリメートレンズ１２７によってほぼ平行な光ビームに変換される。
【０１０３】
コリメートレンズ１２７を通過した後、光ビームは、立上げミラー１２８によって、多層光記録媒体１１２方向に反射され、ここから、λ／４波長板１２９において直線偏光から円偏光に変換されてから、ＢＤ対物レンズ１２２を経て、多層光記録媒体１１２の目的の記録層に合焦される。
【０１０４】
記録層において光ビームが反射されて、その反射光ビームがＢＤ対物レンズ１２２に入射し、λ／４波長板１２９によって直線偏光に変換されてから、立上げミラー１２８、コリメートレンズ１２７を経て、偏光ビームスプリッタ１２４に入射する。反射光（光ビーム）は、偏光ビームスプリッタ１２４を透過して、センサレンズ１８０及び遮蔽板１８２の光学的開口１８３を経て光検出器１２５に入射し、この入射光に基づいて、光検出器１２５は、再生（ＲＦ）信号を検出回路１４０に出力する。
【０１０５】
検出回路１４０では、波形等化器１４２、整形器１４３を経て、ＲＦ信号を信号処理回路１７０に出力し、信号処理回路１７０は、ＲＦ信号に復調、誤り検出／訂正等の処理を施してデジタル信号処理を行なってからＤ／Ａコンバータ１７４に送り、ここでは、デジタル信号であるデータがアナログ信号に変換されて出力端子に供給される。
【０１０６】
なお、ＤＶＤ・ＣＤ光学系１３０においても、対象がＤＶＤやＣＤであることを除き、ＢＤ光学系１２０におけると同様に、記録再生がなされる。
【０１０７】
次に、上記反射光が、偏光ビームスプリッタ１２４を透過して、センサレンズ１８０及び遮蔽板１８２を経て光検出器１２５に入射し、再生信号として検出される過程の詳細について説明する。
【０１０８】
センサレンズ１８０を通った光ビームは、該センサレンズ１８０によって非点収差を発生する。
【０１０９】
上記のように、反射光ビームは、シリンドリカルレンズ１８０Ｂに近い位置の線状の焦点である前側焦線１８４Ａで、Ｙ方向の直線状に焦点を結び、遠い位置の線状の焦点である後側焦線（図１８の符号１８４Ｂ参照）の位置で、Ｘ方向の直線状に焦点を結ぶようにされている。光検出器１２５は、反射光ビームが円形となる位置に配置されているので、受光素子１２５Ａ〜１２５Ｄの出力が均等となったときに反射光ビームは目的の記録層に合焦していることになり、その焦点のずれ方向によって、光検出器１２５の出力がマイナス又はプラスとなり、いわゆるＳ字曲線を形成し、これから合焦点を検出することができる。
【０１１０】
ここで、光検出器１２５には、光ビームが合焦しない位置の記録層からの反射光も入射し、例えば図２０において二点鎖線で示される楕円形のように光検出器１２５の受光面を大きく囲む範囲に照射され、従来はこれがノイズとなって、再生信号の品質を低下させてしまう。
【０１１１】
この実施例においては、前側焦線１８４Ａの位置に光学的開口１８３を配置して、上記非焦点位置の記録層からの迷光を遮断している。詳細には、メインウィンドー１８３Ａの位置で、光ビームの合焦位置にある記録層からの反射光ビームを、図２３において主光１８５Ａとして示されるようにメインウィンドー１８３Ａの内側を通し、遮蔽板１８２におけるメインウィンドー１８３Ａの外側部分により、主光１８５Ａの外側の迷光１８５Ｂを遮断する。
【０１１２】
なお、非焦点位置にある記録層からの反射光ビームの、前側焦線１８４Ａの位置でのビーム形状、大きさは、図２３において二点鎖線で示される迷光１８５Ｂのようにメインウィンドー１８３Ａ、更には光検出器１２５の受光素子１２５Ａ〜１２５Ｄを含む大きさとなって入射する。
【０１１３】
図２３に示されるように、上記迷光１８５Ｂは、その殆どが、メインウィンドー１８３Ａの両外側部分で遮断され、又、迷光１８５Ｂの長手方向両端は受光素子１２５Ａ〜１２５Ｄよりも外側にはみ出すので、これがノイズとなることがない。従って、主光１８５Ａに対する迷光１８５Ｂの割合が非常に小さくなり、従って再生信号におけるＳ／Ｎが大幅に向上される。なお、合焦状態での主光１８５Ａは、図２４に示されるように、ビーム形状が円形となって、光検出器１２５に到達する。
【０１１４】
上記メインウィンドー１８３Ａの幅を５０μｍ以上、且つ、サブウィンドー１８３Ｂ、１８３Ｃの幅を１０μｍ以上とした根拠について図２５〜２７を参照して説明する。
【０１１５】
図２５は、多層光記録媒体１１２、ＢＤ対物レンズ１２２、センサレンズ１８０、遮蔽板１８２、光検出器１２５を、直線的な光軸上に模式的に配置した光学系統図である。
【０１１６】
図２５において、ＦＬ０は、多層光記録媒体１１２の記録層とＢＤ対物レンズ１２２との距離、ＦＬ１、ＦＬ２及びＦＬ３は、センサレンズ１８０に対する遮蔽板１８２、後側焦線１８４Ｂ、光検出器１２５のそれぞれの距離を示す。ここで、ＢＤ対物レンズの開口数ＮＡ＝０．８５、用いるレーザ光の波長を４０５ｎｍとし、ブルーレイディスク用の光ヘッドの仕様に合わせると、光検出器１２５を構成する４個の受光素子１２５Ａ〜１２５Ｄはそれぞれ５０μｍ×５０μｍサイズであり、ＦＬ０＝１．７６５ｍｍ、ＦＬ１＝２５．５ｍｍ、ＦＬ２＝２６．４７５ｍｍ、ＦＬ３＝２５．９７８ｍｍとなり、光検出器１２５の受光面からの光学的開口１８３までの距離ｓは、ＦＬ３−ＦＬ１＝０．４７８ｍｍとなる。
【０１１７】
この距離ｓは、図２６のＦＥ信号曲線におけるピーク−ピーク（Ｐｅａｋ  ｔｏ  Ｐｅａｋ）距離ｄ＝２μｍ、対物レンズの復路倍率Ｍ＝１５．５から計算されるｄ×Ｍ２＝４８０．５μｍと近似している。即ち、ｓ≒ｄ×Ｍ２となる。
【０１１８】
上記構成において、ＦＥ信号及びＦＥ信号の窓部幅依存性について検討した。
【０１１９】
図２６では、縦軸にＦＥ信号、横軸にＢＤ対物レンズ１２２と記録層との距離（焦点距離）をそれぞれ表わすようにして、遮蔽板無し、及び窓部幅を７μｍ、２５μｍ、５０μｍのそれぞれの場合について、ＦＥ信号と焦点距離との関係を求めた。
【０１２０】
又、図２７に示されるように、ＴＥ信号の開口幅（サブウィンドー）依存性との関係を、遮蔽板無し、開口幅１０μｍ及び２５μｍの場合についてＴＥ信号とディスク位置との関係を求めた。
【０１２１】
その結果、ＦＥ信号に対しては、開口幅が５０μｍ以上あれば、合焦状態での光ビームのＳ字曲線の振幅量は遮蔽板無しとほぼ同じであり、フォーカスサーボの引き込みを支障なく行えることが分かった。又、ＴＥ信号に対しては、サブウィンドーの幅が１０μｍ以上とすると合焦状態での光ビームは、遮蔽板無しと同じ特性となり、窓部の影響を受けないことが分かった。この時、迷光は、ほぼ窓部の幅でしか受光部に到達しないので、開口幅を上記の寸法に設定すれば、迷光は遮断し、かつ合焦状態での光ビームは開口幅の影響を受けないようにすることができる。この結果は、図２２に示される前側焦線位置での相対放射強度曲線における１．５Ｄ〜１０Ｄと一致している。
【符号の説明】
【０１２２】
１０、４０、５０、６０、７０、９０、１００、１２５、１３５…光検出器
１２、４２、７６…半導体チップ
１４、１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃ、１４Ｄ、１５…光検出素子
１６（１６Ａ〜１６Ｆ）、７４…光検出部
１７…受光面
１８、４８、５４、８８…光透過部
２０…遮光層
２２（２２Ａ〜２２Ｃ）、８２、１８３…光学的開口
２４Ａ、２４Ｂ…貫通電極
２６Ａ、２６Ｂ…電極パッド
２８…配線部
３２…（入射光ビームの）断面
３２Ａ…内側領域
４４、５２、５８…フォトレジスト層
４５、５５、６４…フォトマスク
６２…フィルムレジスト
６２Ａ…フィルム
６２Ｂ…フォトレジスト
７２…基板
７８Ａ、７８Ｂ…ボンディングリード線
８０…ボンディング保護部
８４、８５…遮光版
８４Ａ…ガラス板
８４Ｂ…遮光膜
１１０…多層光記録媒体記録再生システム
１１２…多層光記録媒体
１１２Ａ、１１２Ｂ、１１２Ｃ、１１２Ｄ…記録層
１１４…多層光記録媒体用光ヘッド装置（光ヘッド）
１２５Ａ〜１２５Ｄ、１２５Ｅ、１２５Ｆ、１２５Ｇ、１２５Ｈ…受光素子
１４０…検出回路
１５０…制御装置
１８２…遮蔽板
１８３Ａ…メインウィンドー
１８３Ｂ、１８３Ｃ…サブウィンドー
１８４Ａ…前側焦線
１８４Ｂ…後側焦線
１８５Ａ…主光
Ｂ…入射光ビーム
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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