(57)【要約】  光磁気装置において、作動時に、レーザービームは、コイル（5）を通って照射され、コイルホルダ（6）は、曲率半径Rを有する凹状出口表面を有する。Dを凹状出口表面の直径としたとき、Rは、0.5Dから15Dの範囲にある（0.5D≦R≦15D）。
2007534099.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コイルホルダ上にコイルを有する光磁気読み取りおよび／または記録ヘッドを有する光磁気装置であって、
前記コイルホルダは、前記コイル内に、レーザービームが通過する透明開口を有し、
前記コイルホルダの出口表面は、前記開口において、曲率半径Rを有する凹状になっており、Dを凹状出口表面の直径としたとき、前記Rは、0.5Dから15Dの範囲にある（0.5D≦R≦15D）ことを特徴とする光磁気装置。
【請求項２】
前記曲率半径Rは、0.8Dから10Dの間にある（0.8D≦R≦10D）ことを特徴とする請求項1に記載の光磁気装置。
【請求項３】
前記曲率半径Rは、1.5Dから4Dの間にある（1.5D≦R≦4D）ことを特徴とする請求項1に記載の光磁気装置。
【請求項４】
前記出口表面には、抗反射コーティングが設置されることを特徴とする請求項1に記載の光磁気装置。
【請求項５】
前記出口表面は、抗反射コーティングを有さないことを特徴とする請求項1に記載の光磁気装置。
【請求項６】
請求項1に記載の光磁気装置用のコイルホルダを製造する方法であって、
コイルを有するウェハを製作するステップと、
前記コイルウェハ上の前記コイルと実質的に同じピッチで、ほぼ球形のレプリカを有する、前記コイルウェハと同じ寸法のウェハを製作するステップと、
前記ウェハの上部に、ラッカー層をスピン塗布するステップと、
前記レプリカウェハの上下を反転して、前記コイルウェハとレプリカウェハを位置合わせするステップと、
前記レプリカウェハとコイルウェハを相互の方に動かして、前記レプリカを前記ラッカー層に転写させるステップと、
硬化処理を行うステップと、
を有する方法。
【請求項７】
ラッカー層をスピン塗布する前に、前記コイルホルダ内の、前記コイルの透明開口の位置に、凹部を製作するステップを有することを特徴とする請求項6に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コイルホルダ上にコイルを有する光磁気読み取りおよび／または記録ヘッドを有する光磁気装置であって、コイルホルダは、コイル内に、レーザービームが通過する透明開口を有する、光磁気装置に関する。
【０００２】
また、本発明は、コイルホルダ上にコイルを有する光磁気読み取りおよび／または記録ヘッドと、レーザービーム発生手段と、を有する光磁気装置を製造する方法であって、作動時に、レーザービームがコイル内の開口を通って照射されることを特徴とする方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
最初に示した種類のシステムの実施例は、米国特許第6,069,853号に示されている。
【０００４】
そのような装置では、作動時に、ディスク上の記録層に近接するように動かされる光磁気ヘッドと、光記録技術が組み合わされる。レーザー光を用いて、ディスクの読み出しおよび／またはディスクへの記録が行われる。レーザービームは、コイルを通って照射され、このコイルは、例えば、スライダまたはアクチュエータに組み込まれている。新しい世代の光記録ディスクは、より多くのデータ容量を有し、ビットサイズがより小さい。各新世代毎に、光読み出し用の波長は、減少し、光ピックアップユニット（OPU）の開口数（NA）は、増加する傾向にある。焦点距離および作動距離が減少し、傾斜マージンは、より厳しくなってきている。次世代の光記憶システムでは、解像度を向上させるため、対物レンズの開口数は、NA＝0.85またはNA＝0.95に上昇すると予想される。しかしながら、そのようなNAの高い値は、コイルホルダから放出されるレーザー光が、広い角度範囲にわたって、コイルホルダから放出される際に問題となる。発明者らは、高いNAでは、ディスクに照射されるレーザー光の強度が低下するとともに、迷光が形成されることを把握している。
【特許文献１】米国特許第6,069,853号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の課題は、これらの問題が軽減される光磁気装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記課題のため、本発明による光磁気装置では、レーザーがコイルを通って照射される位置において、コイルホルダが0.5Dから15Dの間の曲率半径を有する凹状となっていることを特徴とする。ここでDは、凹状出口表面の直径である。前記課題は、本発明による光磁気装置によって達成される。
【０００７】
開口数が0.85まで、さらには0.95を超えて増大すると、または0.85よりも大きく1未満になると、平坦な出口表面に対する角度の正弦値は、0.85または＜1に増大し、さらには0.95まで増大する。しかしながら、さらなる傾斜角度では、コイルホルダ−空気表面上で反射するレーザー光が、著しく増加し、有効開口数NAおよび、レーザー光強度が低下し、迷光が増加する。光磁気装置では、抗反射コーティングを用いることにより、この問題を軽減することができるが、しかしながら、その場合も、開口数が大きいことに起因して、レンズの透過性を最適化するために、ヘッド−空気界面に設置される抗反射（AR）コーティングの設計に関する問題が生じる。このARコーティングは、（偏光に敏感な）MO信号の損失を回避するため、0゜からSin-1（0.95）＝72゜までの全角度スペクトルにおいて、コーティングの遅延特性（透過光のpおよびs偏光の間の位相差）をゼロ近傍に維持したまま、この界面でのpおよびs偏光の両方の光の反射を抑制する必要がある。本願発明者らは、より好適な抗反射コーティングによって、問題の一部が解消されるものの、広角度、すなわち開口数NAが0.8から0.85を超えた場合には、そのような方法では、不十分であることを見出した。
【０００８】
本発明による光磁気装置では、コイルホルダの出口表面は、前記開口において、曲率半径Rを有する凹状になっており、Rは、0.5Dから15Dの範囲にある。ここでDは、凹状出口表面の直径である。出口表面は、レーザービームが放出される表面である。出口表面の曲率によって、有効な抗反射コーティングを形成することが可能となり、さらに、抗反射コーティングが存在しない場合にも、利点が得られる。
【０００９】
曲率半径は、0.8Dから10Dの間であることが好ましく、1.5Dから4Dの間であることがより好ましい。これにより、より良い結果が得られる。
【００１０】
曲率Rの下限に関して、すなわちR が0.5Dから1.5Dの値の場合、構造内で、強い曲率を得ることが可能であり、これにより、レーザー光は、出口表面から、ほぼ直角に放射される（Rは、ほぼ0.5D）。しかしながら、これには、曲率半径が小さく、比較的大きな曲率の出口表面が必要となる。そのような大きな曲率は、得ることが比較的難しく、レーザーと出口表面には、極めて正確な位置合わせ精度が要求される。また、そのような大きく湾曲した表面は、光学的に大きな影響を及ぼす。
【００１１】
また、本発明は、光磁気装置を製造する方法に関し、この方法により、コイルホルダが製作される。
【００１２】
本発明による方法は、以下のステップを有する：
A  好ましくは薄膜技術を用いて、コイルを有するウェハ（コイルウェハ）が製作される；
B  コイルウェハのコイルと実質的に同じピッチで、ほぼ球形のレプリカを有する、コイルウェハと同じ寸法のウェハ（レプリカウェハ）が製作される； 
C  例えば、リソグラフィーパターン化法および湿式または乾式エッチング剤を用いて、コイル内部に、凹部が製作される。このステップは、任意である；
D  次にウェハ上に、レプリカラッカー層がスピン塗布される；
E  コイルウェハと、レプリカウェハが、相互に位置合わせされる；
F  レプリカウェハとコイルウェハが、相互にコイルウェハの方に動かされる。これによりレプリカが、ラッカーに転写される；
G  次に、例えばUV硬化または熱硬化処理等によって、硬化処理が実施される。
【００１３】
この方法では、高精度の再現性のある方法で、実用規模のコイルホルダを製作することができる。凹部の製作には、凹部がない場合に比べて、コイルとディスクの間の距離を狭くすることができるという利点がある。
【００１４】
本発明のこれらのおよび他の態様は、以下に示す実施例を参照することにより、明らかとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
図面には、スケールは示されていない。全般に、図面において、同一の部品には、同一の参照符号が付されている。
【００１６】
本発明は、読み出しおよび／または記録ヘッドと、作動時に、コイルを通って照射されるレーザーとを有する、各種およびいかなる種類の光磁気装置にも適用することができる。光磁気装置は、いわゆる遠視野型であっても良く、またスライダまたはアクチュエータが使用されても、されなくても良い。
【００１７】
図1Aおよび1Bには、2つの種類の配置を示す。両方の配置において、レーザービーム1は、作動時に、ホルダ3上の対物レンズ2を通って照射され、第2のレンズ4を介して、ディスク7に集束される。ディスク7には、被覆層8が設置されている。レーザービーム1は、コイル5を通って照射される。図1Aには、いわゆるスライダ式の読み出しおよび／または記録ヘッドを示す。この方式では、第2のレンズ4およびコイル5は、スライダ6上に設置される。図1Bには、いわゆるアクチュエータ式のヘッドを示す。この方式では、レンズ4およびコイル5は、ガラスウェハ9の上および／または内部に設置される。自由作動距離FWDは、スライダ6またはガラスウェハ9と、ディスク7の間の距離である。FWDの通常の値は、20μm未満であり、アクチュエータの場合は、通常10μmであり、スライダの場合は、1μmである。
【００１８】
図2には、図1Aに示す種類のヘッドの詳細を示す。この図には、スライダの懸架10が示されている。図3には、図1Bに示す種類のヘッドの詳細を示す。
【００１９】
いずれの種類においても、ヘッドは、コイル5を有する。図4には、コイル5の詳細を示す。コイルは、2つのリード線5aおよび5bと、作動時にレーザービームが通過する開口12とを有する。コイルは、一部がスライダ6またはウェハ9の上部に設置され、もしくは内部に埋設される。コイルを有するヘッドは、薄膜技術を用いて製作される。コイルは、ウェハ（例えばガラス）の上部に製作され、例えば、酸化物（例えばAl2O3）のような誘電体材料の内部に埋設される。図5には、使用の際のヘッドの概略図を示す。ヘッドとディスクの間の自由作動距離（FWD）は、20μm未満である。この例では、コイルは、2つのコイル層5Cおよび5Dを有する。
【００２０】
設計上、多くの点が重要となる：
コイルの中心の開口12の直径；
自由作動距離FWD；
開口数NA（角度θによって定まる）。
【００２１】
コイルの孔が大きくなった場合、およびコイルとディスクの間の距離が大きくなった場合、コイルのエネルギー効率は、減少する。
【００２２】
角度θが大きくなると、開口数NAが大きくなり、開口数が大きくなると、得られるデータ密度が向上する。
【００２３】
従って、開口数は、増加する傾向にある。
【００２４】
しかしながら、本願発明者らは、出口角度が増大すると、コイルホルダ6の出口表面51でのレーザー光の反射率が増大することを確認している。図6には、この影響を示す。横軸は、角度θの正弦値を表しており、縦軸は、反射率を表している。線61は、抗反射コーティングがないときの、出口表面でのS偏光の光の反射率であり、線62は、抗反射コーティングがないときの、出口表面でのP偏光の光の反射率である。特にS偏光の光においては、角度の正弦値の増大により、反射率が著しく大きく増大することが明らかに認められるが、P偏光の光においても、この傾向は認められる。PおよびS偏光の光において、抗反射コーティングを使用した場合（線63および64）、少なくとも角度の正弦値が、約0.75から0.85未満の範囲では、この状況が改善される。しかしながら、角度の正弦値が0.75から0.85を超えると、抗反射コーティングを使用しても、反射率は、急激に増大する。
【００２５】
図7には、本発明の基本原理を示す。ホルダの出口表面は、曲率半径がRの凹状になっている。曲率半径のため、出口表面での有効角度が減少し、これにより、反射率が低下する。Dは、凹状の出口表面の直径である。通常、Dの値は、コイル5内の開口12の直径よりも僅かに小さく、通常は、出口表面でのレーザービームの直径と等しいか、これよりも僅かに大きい。この凹状表面が、しばしば生じるような円対称である場合、この直径は、凹状表面の端部を通る円の直径となり、別の形状の表面（例えば、僅かに楕円状の表面）では、直径は、軸の長さの平均となる。
【００２６】
半径Rに対して、以下の関係が成立する：
1  理論的な上限：R＝∞（平板）であるが、本発明では、湾曲した出口表面を製作する追加ステップが必要であるため、これは、現実的な限界ではない。
2  好適な解：sin（γ）＝0.75および0.95で、R＝D／（2cos（β＋γ））。
3  全てのRの範囲において：ある範囲までは、D／（2cos（β＋γ））≦R＜∞が成り立つが、十分な正の効果を得るには、R≦15Dである必要があり、R≦10Dであることが好ましく、R≦4Dであることがさらに好ましい。Dは、開口12の直径であり、本発明のように湾曲出口表面が使用される場合、Dは、湾曲出口表面の輪郭によって定められる。
4  下限：R＝√（FWD2＋D2／4）（曲率の中心での集束）であり、ほぼD／2である。
5  全てのRの範囲において：√（FWD2+D2／4）≦R＜D／（2cos（β＋γ））により、コーティング設計が容易となるが、これにより、光出力には、実際の必要以上の多くのコストが要求されることになる。
【００２７】
図7には、これに限られるものではないが、ある典型的なDおよびRの値が示されている。
【００２８】
前述のように、Dの関数としてのRの最適値は、R＝D／（2cos（β＋γ））のように、βおよびγの値に依存する。β＋θ＝90゜でNA＝sin（θ）であることから、βの値は、光学系の開口数NAに依存する。γの値は、以下のように図6を用いて得ることができる。実験、トライアンドエラーまたは計算により、許容可能な推定されたまたは計算された反射率の値を決定または選択する。この値によって、sin（角度）が定まる。通常NA値は、約0.75乃至0.95である。NA＝0.85を選定すると、sin（γ）＝0.85となり、γ＝58゜となる。これらの関係を用いて、所与のγに対して、開口数NAの関数として、Dで表された曲率半径Rの最適値を計算することができる。これは、図8に示されている。2つの線が示されているが、一つ（81）は、sin（γ）＝0.85の場合の、NAの関数としてのR（Dで表される）の最適値を示し、第2の線（82）は、sin（γ）が0.75の場合のものである。この図からわかるように、最適値は、0.5Dと15Dの間にあり、特に0.8Dと10Dの間にあることが好ましい。最も好ましい最適値は、1.5Dと4Dの間にある。
【００２９】
凹状表面が完全な球ではない場合、曲率半径は、凹状表面の中心と端部を通る円を描き、この円の曲率半径を計算することにより得られる。異なる方向での曲率半径が異なる場合は、同じ方向で得られるDを用いた、少なくとも一つの方向に対する曲率半径が、示された範囲にあるとき、この装置は、本発明による装置となる。
【００３０】
図9および10には、本発明による光学装置用のコイルホルダを製造する第1の方法を示す。
A  薄膜技術を用いて、コイルを有するウェハ（コイルウェハ91）が製作される。
B  コイルウェハ91上のコイルと同じピッチPhor、Pverで、球形レプリカ93を有する、コイルウェハと同じ寸法のウェハ（レプリカウェハ92）が製作される。
C  例えば、リソグラフィーパターン化処理および湿式または乾式エッチング剤を用いて、コイルの光学中心の内部に、凹部94がエッチング形成される。凹部の深さは、数μmのオーダーである（図7も参照）。
D  次に、ウェハ92の上部に、レプリカラッカー（95）が、（例えばスピン塗布により）設置される。
E  コイルウェハ91が上下反転され、レプリカウェハ92と位置合わせされる。
F  制御された方法で、レプリカウェハがコイルウェハの方に動かされる。レプリカは、ラッカーに転写される。次に、例えば、UV硬化または熱硬化処理により、硬化処理が実施される。
G  レプリカウェハが取り外され、レプリカ構造を有するコイルウェハが残る。
【００３１】
凹部94の設置は、任意である。図11には、ラッカー層がレプリカウェハに直接設置される方法を示す。
【００３２】
レプリカウェハは、いくつかの技術を用いて製作することができる。例えば、
１  レプリカは、別個に製作されてから、ウェハ上に設置される。位置合わせは、ウェハ内の第1のエッチング凹部を用いて行われ、ウェハ内の適切な位置に、レプリカが設置される。
２  高分子リフロー技術およびその後のエッチング技術を用いて、ウェハ上に、直接レンズが製作される。
（位置合わせ手順）
位置合わせ手順は、使用ウェハが透明か不透明かによって異なる。図12を参照のこと。
１  透明コイルウェハ（および透明または不透明レプリカウェハ）
位置合わせは、簡単に行うことができる。コイルウェハ上に、コイルの製作用の一組の位置合わせマーカーを定形する。同様に、レプリカウェハ上の同じ位置に、同じ種類の位置合わせマーカーを定形する。コイルウェハは、上下反転して設置され、ウェハが透明であるため、透明コイルウェハを介して視認することにより、コイルウェハのマーカーを、レプリカウェハに対して容易に位置合わせすることができる。マーカーが位置合わせされると、コイルの中心も、レプリカの中心に位置合わせされることになる。
２  不透明コイルウェハ
ｉ  透明レプリカウェハ：前述の場合と同じ手順が使用される。ただし、この場合、位置合わせは、レプリカウェハを介して視認することにより、行う必要がある。
【００３３】
ｉｉ  不透明レプリカウェハ：コイルウェハが不透明な場合であっても、コイルの光学中心は、透明である必要がある。そうでなければ、MO記憶に使用することはできない。この間隙は、ウェハの乾式または湿式エッチングあるいは穴開け加工によって製作される。間隙は、空気またはいかなる透明酸化物で構成されても良い。コイル孔の製作と同時に、ウェハの端部に追加孔を製作しても良い。レプリカウェハ上の、コイルウェハ上の追加孔と同じ位置に、位置合わせ構造を定形する必要がある。必要なマーカー構造の例は、図12Bに示されている。この構造は、直径がR1乃至R5の、いくつかの同心円リングで構成される。外側のリングは、4つの区画に分割され、この区画は、直径の増加とともに、寸法が小さくなる。異なる直径の値は、要求される位置合わせ精度によって決まる。この場合、コイルウェハの追加孔を介して視認しながら、マーカー構造を正確に孔の中心に合わせることにより、コイルウェハをレプリカウェハと位置合わせすることができる（図12C）。ウェハを正確に合わせる場合、少なくとも2つの孔および2つの対応するマーカー構造が必要である。
【００３４】
要約すると、本発明は、以下のように記載される。
【００３５】
光磁気装置において、作動時に、レーザービームがコイルを通って照射され、コイルホルダは、凹状に湾曲した出口表面を有する。
【００３６】
本発明は、前述のような特に示されたものに限定されるものではないことは、当業者には明らかである。本発明は、各および全ての新たな特徴的な態様と、各および全ての特徴的態様の組み合わせにも及ぶ。特許請求の範囲の参照符号は、その保護範囲を限定するものではない。「有する」という動詞およびその変化形の使用は、請求項に記載の素子以外の他の素子の存在を排斥するものではない。「一つの」という素子の前の言葉は、そのような素子が複数存在することを否定するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１Ａ】光磁気装置のヘッドの形状を示す概略図である。
【図１Ｂ】光磁気装置のヘッドの形状を示す概略図である。
【図２】図1Aの形状の一つを詳細に示す概略図である。
【図３】図1Bの形状の一つを詳細に示す概略図である。
【図４】作動時にレーザービームが通過する開口を示すコイルの上面図である。
【図５】コイルを通るレーザービームの光路の断面を概略的に示した図である。
【図６】表面での屈折後の、空気中の光の角度の正弦値の関数としての、表面の反射率を示す図である。
【図７】本発明の基本原理を示す図である。
【図８】開口数NA、RおよびDの間の関係を示すグラフである。
【図９Ａ】本発明による光学装置用のコイルホルダを製造する方法を示す図である。
【図９Ｂ】本発明による光学装置用のコイルホルダを製造する方法を示す図である。
【図９Ｃ】本発明による光学装置用のコイルホルダを製造する方法を示す図である。
【図９Ｄ】本発明による光学装置用のコイルホルダを製造する方法を示す図である。
【図１０Ａ】本発明による光学装置用のコイルホルダを製造する方法を示す図である。
【図１０Ｂ】本発明による光学装置用のコイルホルダを製造する方法を示す図である。
【図１０Ｃ】本発明による光学装置用のコイルホルダを製造する方法を示す図である。
【図１１Ａ】本発明による光学装置のコイルホルダを製造する別の方法を示す図である。
【図１１Ｂ】本発明による光学装置のコイルホルダを製造する別の方法を示す図である。
【図１１Ｃ】本発明による光学装置のコイルホルダを製造する別の方法を示す図である。
【図１２Ａ】位置合わせ方法を示す図である。
【図１２Ｂ】位置合わせ方法を示す図である。
【図１２Ｃ】位置合わせ方法を示す図である。
【図１Ａ】
2007534099.tif 000003
【図１Ｂ】
2007534099.tif 000004
【図２】
2007534099.tif 000005
【図３】
2007534099.tif 000006
【図４】
2007534099.tif 000007
【図５】
2007534099.tif 000008
【図６】
2007534099.tif 000009
【図７】
2007534099.tif 000010
【図８】
2007534099.tif 000011
【図９Ａ】
2007534099.tif 000012
【図９Ｂ】
2007534099.tif 000013
【図９Ｃ】
2007534099.tif 000014
【図９Ｄ】
2007534099.tif 000015
【図１０Ａ】
2007534099.tif 000016
【図１０Ｂ】
2007534099.tif 000017
【図１０Ｃ】
2007534099.tif 000018
【図１１Ａ】
2007534099.tif 000019
【図１１Ｂ】
2007534099.tif 000020
【図１１Ｃ】
2007534099.tif 000021
【図１２Ａ】
2007534099.tif 000022
【図１２Ｂ】
2007534099.tif 000023
【図１２Ｃ】
2007534099.tif 000024
【国際調査報告】
2007534099.tif 000025
2007534099.tif 000026