(57)【要約】【課題】微弱な近接場光を利用する上で、高効率な近接場光を発生させることができるようにする。【解決手段】突起３の一部を形成する柱状構造部４の周囲にこの柱状構造部４よりも低屈折率の埋め込み材６が埋め込まれることで、光ファイバのコアとクラッドと同等の構造となっており、柱状構造部４の根元に入射した光を柱状構造部４で全反射させることで低損失で錐状構造部５に導入させることができ、錐状構造部５先端より近接場光１５を高効率で発生させることが可能となる。また、柱状構造部４の高さに厳密性が要求されず、製造時のマージンを大きく取ることができるとともに、埋め込み材６を除去する必要もなくその除去工程を省くこともできる。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
透光性を有する基板と、
この基板上に形成された透光性を有する柱状構造部と、
この柱状構造部上に形成されて前記柱状構造部とともに突起を形成する錐状構造部と、
前記柱状構造部の材料より低屈折率の材料よりなり前記基板上の当該柱状構造部周囲に埋め込まれた埋め込み材と、
を備える平面型プローブ。
【請求項２】
前記埋め込み材は、使用対象となる光波長に対して透明で、少なくとも可視光の一部の波長を吸収する材料よりなる請求項１記載の平面型プローブ。
【請求項３】
前記柱状構造部は円柱状形状に形成され、前記錐状構造部は円錐状又は円錐台形状に形成されている請求項１又は２記載の平面型プローブ。
【請求項４】
前記基板と前記柱状構造部と前記錐状構造部とが同一材料により一体に形成されている請求項１ないし３の何れか一記載の平面型プローブ。
【請求項５】
前記同一材料が、石英又は光学ガラスである請求項４記載の平面型プローブ。
【請求項６】
前記柱状構造部と前記錐状構造部とが同一材料であって、前記基板とは異なる材料により形成されている請求項１ないし３の何れか一記載の平面型プローブ。
【請求項７】
前記基板は、その裏面側に設けられて透光性を有する支持材料により裏打ちされている請求項１ないし３の何れか一記載の平面型プローブ。
【請求項８】
前記基板の表面側において前記突起と同一材料によりこの突起の周囲に形成された保護壁を備える請求項１ないし７の何れか一記載の平面型プローブ。
【請求項９】
少なくとも前記錐状構造部の斜面部分を被覆する遮光膜を備える請求項１ないし８の何れか一記載の平面型プローブ。
【請求項１０】
前記基板又は前記支持材料の裏面側に形成されて、裏面側から入射する光を前記柱状構造部の根元部に集光させる集光機能部を備える請求項１ないし９の何れか一記載の平面型プローブ。
【請求項１１】
前記突起は、前記基板の表面側において複数個がアレイ状に配列形成されている請求項１ないし１０の何れか一記載の平面型プローブ。
【請求項１２】
透光性を有する基板上に透光性材料による柱状構造部を形成する工程と、
前記基板上の前記柱状構造部周囲に当該柱状構造部の材料と同一のエッチング液又はエッチングガスでエッチングされかつ前記柱状構造部の材料より低屈折率の材料よりなり当該柱状構造部の材料よりエッチングレートの速い埋め込み材を埋め込む工程と、
前記柱状構造部と前記埋め込み材とを等方性エッチングでエッチングして前記柱状構造部上に錐状構造部を形成する工程と、
を含む平面型プローブの製造方法。
【請求項１３】
光記録媒体に対して照射する光を発する光源と、
前記光記録媒体側に突起の先端が位置するように配設される請求項１ないし９又は１１の何れか一記載の平面型プローブと、
前記光源から出射された光を前記突起の根元部に集光させる集光手段と、
を備える光ピックアップ装置。
【請求項１４】
光記録媒体に対して照射する光を発する光源と、
前記光記録媒体側に突起の先端が位置するように配設され、前記光源から出射された光を集光機能部により前記突起の根元部に集光させる請求項１０記載の平面型プローブと、
を備える光ピックアップ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、平面型プローブ、その製造方法及び光ピックアップ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、ＣＤ（Ｃｏｍｐａｃｔ　Ｄｉｓｃ）やＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ　Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ　Ｄｉｓｃ）等に代表される光記録媒体に対してレーザ光を照射することにより、光記録媒体にデータを記録したり、光記録媒体に記録されたデータを再生したりするようにしたデータの記録再生方法が知られている。
【０００３】
近年、光記録媒体の記録密度の超高密度化が進んでいるため、超高密度記録されたデータを上述した記録再生方法を用いて記録再生するために、例えば、使用する光の短波長化や使用するレンズの高ＮＡ化等を図ることによって、光記録媒体の記録面上に照射される光のスポットサイズの微小化が図られている。
【０００４】
しかしながら、光記録媒体の記録面上に照射されるレーザ光のスポットサイズは、レーザ光の短波長化や使用するレンズの高ＮＡ化だけでは、光の回折限界によりレーザ光の波長程度の大きさでしか得られない。このため、超高密度化記録に際して記録ビットを微小化することができない、また、超高密度化記録されたデータの再生に際してクロストークが発生してしまう、等の不都合が発生する。
【０００５】
このような光の回折限界による記録、再生の限界に対する解決策の一つとして、「近接場光」を用いる光方式が提案されている。即ち、屈折率の異なる２つの媒体の一方から全反射条件以上で光を入射すると、光が入射される一方の媒体を伝播する光はもう一方の媒体との境界面で全反射されるが、一部境界面を越えて非伝播の電場成分のみが染み出す領域（近接場）が形成される。このように非伝播の電場成分のみが染み出す領域を「近接場」という。このような領域は、例えば、近接場光顕微鏡の光ファイバプローブのように、導入される光の波長よりも微細な開口を有する光ファイバによって形成することができる。このような微小開口による近接場は、開口寸法とほぼ同じ位しか横方向の広がりを持たず、開口から離れるに従って指数関数的に強度が減少し、開口と同程度以上には染み出さない。
【０００６】
このような近接場領域に微小な散乱体を挿入すると、近接場が散乱されて伝播光の近接場光として変換される。近接場で発生する近接場光は、開口と同程度以上に染み出さないため、このような近接場光を用いることで、光の回折限界を超えた解像度を得ることができ、光記録媒体に対する超高密度記録や、超高密度記録された光記録媒体の再生を良好に行なうことが期待できる。
【０００７】
しかしながら、近接場光を用いることで光の回折限界を超えた解像度を得ることができるが、近接場光は、一般の伝播光に比べて非常に強度が弱い。このため、例えば、先端を非常に細く形成したプローブを光ディスク等の光記録媒体に対して近接して配設する等、効果的に近接場光を発生及び検出させる方法が模索されている。
【０００８】
また、近年、高密度記録と同様に、記録再生の高速化も検討されている。その一つとして、碁盤目状に複数の開口を持つアレイ状構成とした平面型プローブが提案されている。このような平面型プローブを用いることで、（目標とする記録・再生の走査速度）／（開口数）を走査速度とすることができるので、実際の走査速度が低速であっても、目標とする記録・再生の走査速度の高速化を図ることが可能である。
【０００９】
このような平面型プローブとしては、例えば、特開２００１−２０８６７２公報に開示されているように、ＳＯＩ基板のシリコン結晶面を利用して異方性エッチングを施すことによって先端に開口を有する突起と、この突起の周辺に立設するバンク部とをＳＯＩ基板の一面側に形成するようにしたものがある。また、例えば、特開２０００−１８２２６４公報に開示されているように、電子ビームを用いて、板状のプローブ材の一面側に感光性の樹脂によって形成される円錐状の突起パターンを設け、この突起パターンをドライエッチングしてプローブ材に転写することによって、プローブ材の一面側に円錐状の突起を形成するようにした技術がある。
【００１０】
このような平面型プローブから発生される近接場光も、上述と同様に、一般の伝播光に比べて非常に強度が弱いため、光記録媒体に近接して配置される。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このような平面型プローブは、開口寸法のばらつきが大きな問題になる。つまり、上記したように、近接場光は、開口寸法とほぼ同じ位しか伝播することができず（染み出すことができず）、強度は指数関数的に減少する。このため、平面型プローブを形成する各開口が、大きくばらつくと、平面型プローブと一定間隔をおいた光記録媒体への近接場光強度が大きく異なり、記録・再生ができないところが生じてしまう不具合がある。
【００１２】
本発明の目的は、このような微弱な近接場光を利用する上で、高効率な近接場光を発生させることができるようにすることである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明の平面型プローブは、透光性を有する基板と、この基板上に形成された透光性を有する柱状構造部と、この柱状構造部上に形成されて前記柱状構造部とともに突起を形成する錐状構造部と、前記柱状構造部の材料より低屈折率の材料よりなり前記基板上の当該柱状構造部周囲に埋め込まれた埋め込み材と、を備える。
【００１４】
従って、突起の一部を形成する柱状構造部の周囲にこの柱状構造部よりも低屈折率の埋め込み材が埋め込まれることで、光ファイバのコアとクラッドと同等の構造となっており、柱状構造部の根元に入射した光を柱状構造部で全反射させることで低損失で錐状構造部に導入させることができ、錐状構造部先端より近接場光を高効率で発生させることが可能となる。また、柱状構造部の高さに厳密性が要求されず、製造時のマージンを大きく取ることができるとともに、埋め込み材を除去する必要もなくその除去工程を省くこともできる。
【００１５】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の平面型プローブにおいて、前記埋め込み材は、使用対象となる光波長に対して透明で、少なくとも可視光の一部の波長を吸収する材料よりなる。
【００１６】
従って、例えば埋め込み材を使用波長光に対しては透明となるように着色することで、プローブ位置、即ち、突起の位置を容易に判別でき、光導入の際の光軸合せを容易に行なえる。
【００１７】
請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の平面型プローブにおいて、前記柱状構造部は円柱状形状に形成され、前記錐状構造部は円錐状又は円錐台形状に形成されている。
【００１８】
従って、より高効率な近接場光の発生が可能となる。
【００１９】
請求項４記載の発明は、請求項１ないし３の何れか一記載の平面型プローブにおいて、前記基板と前記柱状構造部と前記錐状構造部とが同一材料により一体に形成されている。
【００２０】
従って、初期材料に特別な加工を必要とせず、当該材料を容易かつ安価に入手することが可能となる。
【００２１】
請求項５記載の発明は、請求項４記載の平面型プローブにおいて、前記同一材料が、石英又は光学ガラスである。
【００２２】
従って、基板及び突起を石英又は光学ガラスによって形成することにより、材料の入手が容易かつ安価な上に、優れた屈折率、透過率を有して光高率な近接場光を発生する平面型プローブを提供することができる。
【００２３】
請求項６記載の発明は、請求項１ないし３の何れか一記載の平面型プローブにおいて、前記柱状構造部と前記錐状構造部とが同一材料であって、前記基板とは異なる材料により形成されている。
【００２４】
従って、例えば、単体では板状に成形することが困難である材料や、透過率が低いために薄くする必要があるにも拘わらず薄くすることにより強度や取り扱い性が低下してしまうような材料を基板に使用することが可能となり、基板材料の選択肢が増す。
【００２５】
請求項７記載の発明は、請求項１ないし３の何れか一記載の平面型プローブにおいて、前記基板は、その裏面側に設けられて透光性を有する支持材料により裏打ちされている。
【００２６】
従って、例えば、単体では板状に成形することが困難である材料や、透過率が低いために薄くする必要があるにも拘わらず薄くすることにより強度や取り扱い性が低下してしまうような材料を基板に使用することが可能となり、屈折率、透過率、使用波長の選択性が増す。
【００２７】
請求項８記載の発明は、請求項１ないし７の何れか一記載の平面型プローブにおいて、前記基板の表面側において前記突起と同一材料によりこの突起の周囲に形成された保護壁を備える。
【００２８】
従って、周囲から加えられる衝撃に対して、保護壁によって突起を保護することで、その機械的破損を防止できる。
【００２９】
請求項９記載の発明は、請求項１ないし８の何れか一記載の平面型プローブにおいて、少なくとも前記錐状構造部の斜面部分を被覆する遮光膜を備える。
【００３０】
従って、例えば、平面型プローブを用いて光記録媒体に対する記録再生を行なう場合に、突起先端以外の部分から近接場光が発生することを遮光膜によって防止することができ、光利用効率を高めることができる。
【００３１】
請求項１０記載の発明は、請求項１ないし９の何れか一記載の平面型プローブにおいて、前記基板又は前記支持材料の裏面側に形成されて、裏面側から入射する光を前記柱状構造部の根元部に集光させる集光機能部を備える。
【００３２】
従って、例えば、平面型プローブを用いて光記録媒体に対する記録再生を行なう場合に、裏面側から入射する光を突起の根元部に集光させる集光機能部を備える本発明の平面型プローブを用いることで、別個に集光レンズを用いる必要がなくなる。
【００３３】
請求項１１記載の発明は、請求項１ないし１０の何れか一記載の平面型プローブにおいて、前記突起は、前記基板の表面側において複数個がアレイ状に配列形成されている。
【００３４】
従って、例えば、平面型プローブを用いて光記録媒体に対する記録再生を行なう場合に、その高速化を図るのに有効となる。
【００３５】
請求項１２記載の発明の平面型プローブの製造方法は、透光性を有する基板上に透光性材料による柱状構造部を形成する工程と、前記基板上の前記柱状構造部周囲に当該柱状構造部の材料と同一のエッチング液又はエッチングガスでエッチングされかつ前記柱状構造部の材料より低屈折率の材料よりなり当該柱状構造部の材料よりエッチングレートの速い埋め込み材を埋め込む工程と、前記柱状構造部と前記埋め込み材とを等方性エッチングでエッチングして前記柱状構造部上に錐状構造部を形成する工程と、を含む。
【００３６】
従って、柱状構造部の高さに関して厳密な制御を必要とせず、製造時のマージンを大きくとることができ、かつ、埋め込み材を除去する工程も必要とせず、例えば請求項１ないし１１記載の発明のような平面型プローブを形成するのに有効な製造方法を提供できる。
【００３７】
請求項１３記載の発明の光ピックアップ装置は、光記録媒体に対して照射する光を発する光源と、前記光記録媒体側に突起の先端が位置するように配設される請求項１ないし９又は１１の何れか一記載の平面型プローブと、前記光源から出射された光を前記突起の根元部に集光させる集光手段と、を備える。
【００３８】
従って、請求項１ないし９又は１１の何れか一記載の平面型プローブを備えるので、光記録媒体に対する記録再生に平面型プローブを用いる際に、高効率な近接場光を発生させることができ、良好に記録再生動作を行わせることができる。
【００３９】
請求項１４記載の発明の光ピックアップ装置は、光記録媒体に対して照射する光を発する光源と、前記光記録媒体側に突起の先端が位置するように配設され、前記光源から出射された光を集光機能部により前記突起の根元部に集光させる請求項１０記載の平面型プローブと、を備える。
【００４０】
従って、請求項１３記載の発明の作用・効果に加えて、例えば、平面型プローブを用いて光記録媒体に対する記録再生を行なう場合に、裏面側から入射する光を突起の根元部に集光させる集光機能部を備える請求項１０記載の平面型プローブを備えることで、別個に集光レンズを用いる必要がなくなり、かつ、光源と集光機能部との光軸合わせで済み、組立て性も向上する。
【００４１】
【発明の実施の形態】
本発明の第一の実施の形態を図１ないし図４に基づいて説明する。本実施の形態は、平面型プローブを備える光ピックアップ装置への適用例を示す。図１は、平面型プローブ１を用いて光記録媒体Ｄに対して記録又は再生を行なう記録再生装置中の光ピックアップ装置部分を示す概略側面図である。
【００４２】
まず、平面型プローブ１は、透光性を有する基板２の表面側から突出する先細形状の突起３を有する構成とされている。この突起３は基板２上に形成された円柱状の柱状構造部４と、この柱状構造部４上に形成されてプローブの主体をなす円錐台形状の錐状構造部５とにより構成されている。また、基板２上であって柱状構造部４周囲に埋め込まれた埋め込み材６を備えている。この埋め込み材６の材料の屈折率は柱状構造部４の材料の屈折率よりも低い材料が用いられている。なお、本実施の形態では、基板２上に複数個、例えば２個の突起３をアレイ状に配列形成したアレイ型として構成されている。また、錐状構造部５の斜面部分及び埋め込み材６の表面は後述する遮光膜７により覆われている。
【００４３】
本実施の形態の光ピックアップ装置は、突起３側を光記録媒体Ｄ側として接近配置される平面型プローブ１とともに、レーザ光を出射する光源としての半導体レーザ１１、半導体レーザ１１から出射されたレーザ光を平行光化するコリメートレンズ１２、平行光化されたレーザ光を平面型プローブ１の突起３側に向けて偏向させるビームスプリッタ１３、偏向されたレーザ光を平面型プローブ１の基板裏面側から突起３（柱状構造部４）の根元部に集光させる集光手段としての対物レンズ１４とを備えた構成とされ、対物レンズ１４より突起３（柱状構造部４）の根元部に集光されたレーザ光を柱状構造部４及び錐状構造部５部分を通すことによりこの錐状構造部５の先端側から光の回折限界以下のスポット径の近接場光１５を出射させることにより、錐状構造部５の先端に近接対向する光記録媒体Ｄに対して記録パターン１６が記録される。なお、ビームスプリッタ１３の戻り光側には受光光学系１７が設けられる。また、光記録媒体Ｄは図示しないスピンドルモータ等により回転駆動される。
【００４４】
このような構成において、半導体レーザ１１からレーザ光を出射すると、対物レンズ１４を介して集光状態で基板２側から柱状構造部４の根元部に集光状態で入射されたレーザ光が、突起３中を伝播して空気との境界面（錐状構造部５先端の平面５ａ）で反射される。このとき、突起３に入射されたレーザ光が一部境界面（錐状構造部５先端の平面５ａ）を越え、この境界面より光記録媒体Ｄ側に非伝播の電場成分のみが染み出した領域（近接場）が形成される。この近接場光１５は、その特性から、開口となる平面５ａの寸法とほぼ同じ位しか横方向の広がりを持たない。この開口となる平面５ａの寸法は、使用するレーザ光の波長よりも微細な寸法に設定されており、突起３と光記録媒体Ｄとの距離が突起３の平面５ａの直径と同程度に設定されているため、近接場に染み出した非伝播の電場成分である近接場光１５を光記録媒体Ｄの記録面に照射することができる。これによって、光の回析限界を超えた解像度を得ることができる。
【００４５】
このような動作において、本実施の形態の平面型プローブ１は、その突起３部分を拡大して示す図２のように、屈折率の高い柱状構造部４の周囲を屈折率の低い埋め込み材６で覆った構造、即ち、光ファイバにおけるコアとクラッドと同等の構造となっており、柱状構造部４の根元に入射した光は、柱状構造部４で全反射されて非常に低損失で錐状構造部５に導入される。これにより錐状構造部５の先端より高効率かつ光の回折限界以下のスポット径の近接場光１５が出射され、錐状構造部５の先端付近に設置された光記録媒体Ｄに記録パターン１６を形成することができる。
【００４６】
次に、このような平面型プローブ１の製造方法について、図３及び図４を参照して説明する。まず、図３（ａ）に示すように基板２に柱状構造部４を形成する。柱状構造部４を形成するには、公知技術を用いれば良い。具体的には以下のような方法がある。
▲１▼　フライス盤，放電加工等の機械加工による。
▲２▼　基板上に柱形レジストパターンを形成し、このレジストパターンをマスクとして異方性エッチングを行なう。
▲３▼　基板上に犠牲層を形成し、この犠牲層に通常の写真製版−エッチング工程により貫通孔を形成し、貫通孔に柱状材料をＣＶＤ、スパッタ等の方法で埋め込み、犠牲層を除去する。
【００４７】
ついで、図３（ｂ）又は図３（ｃ）に示すように、柱状構造部４の周辺を埋め込み材６で埋め込む。埋め込み材６の高さは、図３（ｂ）に示すように柱状構造部４と同一であってもよいし、図３（ｃ）に示すように柱状構造部４を覆う高さとしてもよい。なお、埋め込み材６は、柱状構造部４の材料よりも低屈折率材料による他、柱状構造部４の材料と同一のエッチング液又はエッチングガスでエッチングでき、かつ、柱状構造部４の材料よりエッチングレートの速い材料を用いる。
【００４８】
具体的な埋め込み材料としては、光学用樹脂が適している。光学用樹脂は種々のものが市販されており、エッチングレート、屈折率の選択範囲が広いという利点がある。また、液状であって、焼成することによりガラスとなる材料（例えば、東京応化製のＯＣＤ等）を用いることも可能である。この材料は、焼成条件によってエッチングレートと屈折率を制御できる利点がある。これらの材料はディッピング、スピンコート等の方法で形成することができる。また、埋め込み材料としてはさらにＣＶＤ、スパッタ等の方法で形成した各種材料を用いることが可能である。
【００４９】
ついで、図３（ｄ）に示すように、等方性エッチングによりエッチングを行う。この時、埋め込み材６の材料のエッチングレートが柱状構造部４の材料よりも速いため、エッチングの進行に伴い、柱状構造部４が残される。詳細には、図４に拡大して示すように、柱状構造部４の材料は、縦方向Ｖ１、横方向Ｈ１からエッチングを受け、埋め込み材６がエッチングにより消失するに従い、錐状構造部５の形状を取るようになる。図３（ｄ）、図４中、ｄＨ１は埋め込み材６のエッチング量を示している。
【００５０】
この錐状構造部５の角度（頂角）は、埋め込み材６の材料のエッチングレートと柱状構造部４の材料のエッチングレートとの比で決定される。即ち、（埋め込み材６の材料のエッチングレート／柱状構造部４の材料のエッチングレート）の値が大きいほど先端の尖った錐状構造部５となる。
【００５１】
錐状構造部５が適した値になった時点でエッチングを終了すると、図３（ｅ）又は図３（ｆ）に示すような先端形状の平面型プローブ１が得られる。この時の錐状構造部５の形状は、埋め込み材６のエッチングレートと柱状構造部４のエッチングレートの比と、エッチング時間とで規定される。柱状構造部４の材料のエッチング量が、その半径以下のときにエッチングを終了すれば図３（ｅ）に示すように先端に平面５ａを有する錐状台形状の錐状構造部５が得られる。図３（ｆ）に示すような円錐状形状を得るためには、柱状構造部４の材料のエッチング量が、その半径以上になるようにすれば良い。なお、柱状構造部４の材料のエッチング量が、柱半径以上になった後もエッチングを継続すれば、より先端の尖った錐状構造部５が得られる。
【００５２】
なお、本実施の形態の製造方法により平面型プローブ１を作製する場合、柱状構造部４の大きさ（径）により突起３の根元部の太さを制御でき、埋め込み材６の材料のエッチングレートと柱状構造部４の材料のエッチングレートとの比で錐状構造部５の角度（頂角）を制御でき、突起３形状の制御が可能となる。
【００５３】
また、この時の基板２、柱状構造部４及び錐状構造部５の材料は同一材料、具体的には、入手の容易さ、加工の容易さ及び光透過率の点で、石英又は光学ガラスが適している。
【００５４】
ちなみに、本実施の形態の構造・製造方法によらない場合は、図１１（ａ）又は（ｂ）に示すような構造にする必要がある。図１１（ａ）に示すような柱状構造部を有しない平面型プローブ１０１を形成する場合には、埋め込み材料の厚さ（＝柱状構造の高さ）によりエッチング時間が決定されてしまい、埋め込み材料のエッチングレートと柱状構造材のエッチングレートの比は用いる材料とエッチング条件とで決定されるため、埋め込み材料の厚さ（＝柱状構造の高さ）を、目的とする錐状構造部１０２に合わせて厳密に制御しなければならない。また、図１１（ｂ）に示すような構造の平面型プローブ１０３を形成する場合には、目的とする錐状構造部１０４を完成させた後、埋め込み材を除去する工程が必要になる。
【００５５】
本実施の形態の構造・製造方法を用いることにより、図１１（ａ）の構造・製造方法に比べ柱状構造部４の高さは厳密な制御を必要としないという利点がある。つまり、より製造時のマージンを大きく取れるという利点がある。また、図１１（ｂ）の構造に比べ、埋め込み材を除去する工程を省くことができ、より製造工程が少ないという利点がある。
【００５６】
いま、具体例として、石英基板２に、円柱状柱状構造部用として、直径２μｍ、高さ２ｍの感光性樹脂パターンを形成し、続いて、Ｃ４Ｆ８ガスを用いたＥＣＲエッチングを行い、図３（ａ）に示すような底辺２μｍ、高さ３μｍの柱状構造部４を得た。
【００５７】
この基板２に、ＯＣＤ（東京応化製）をスピン塗布、焼成を行って図３（ｃ）に示すような埋め込み状態の埋め込み材６を得た。この後、フッ酸でエッチングすることにより図３（ｅ）又は図３（ｆ）に示すような平面型プローブ１の構造を得た。図３（ｅ）又は図３（ｆ）の何れの形状にするかは、エッチング時間で制御する。
【００５８】
この時、ＯＣＤにコバルトイオンを添加することにより、埋め込み材６を着色する（可視光の一部の波長を吸収する）。光ピックアップ装置で使用する記録、読み出し光に波長７３０ｎｍを用いれば、記録、読み出し光を吸収せずに、埋め込み材６を着色でき、プローブ位置（錐状構造部５の位置）が容易に判別でき、光導入の際の光軸合わせが容易に行える平面型プローブ１を形成することができる。
【００５９】
ところで、本実施の形態の平面型プローブ１は、図１に示したように基板２の表面側において錐状構造部５先端の平面５ａを除く部分、即ち、錐状構造部５の斜面部分や埋め込み材６表面などをＡｌ等の金属膜による遮光膜７で被覆した平面型プローブ１として構成されている。より具体的には、上述のように形成された平面型プローブ１表面に、スパッタによってＡｌ膜を２０００Å形成した後、突起３先端のＡｌ膜をＦＩＢによって除去することにより、遮光膜７付きの平面型プローブ１となる。
【００６０】
このような平面型プローブ１によれば、光ピックアップ装置に利用して光記録媒体に対する記録再生を行なう場合に、錐状構造部５先端以外の部分から近接場光が発生することを遮光膜７によって防止することができる。
【００６１】
本発明の第二の実施の形態を図５に基づいて説明する。第一の実施の形態で示した部分と同一部分は同一符号を用いて示し、説明も省略する（以降の各実施の形態でも同様とする）。
【００６２】
本実施の形態では、円柱状柱状構造部用の感光性樹脂パターンと同時に保護壁用感光性樹脂パターンを形成することにより、図５に示すように基板２の表面側において突起３の周囲に突起３の破損防止用の保護壁８も同時に形成するようにしたものである。
【００６３】
この保護壁８も基板２、突起３と同じ材料により一体に形成され、その基板表面からの高さも突起３と同一高さとされている。保護壁８の高さを突起３と同一高さとすることにより、平面型プローブ１を光ピックアップ装置に適用して光記録媒体Ｄに対する記録・再生に用いる場合に、保護壁８が障害となることなく、突起３の先端を光記録媒体に近接させることができる。
【００６４】
ここに、保護壁８の平面的形状としては、適宜形状を採り得るもので、突起３を囲む形で円環形状、四角枠形状、三角枠形状、楕円形状等が可能である。もっとも、本実施の形態のように光ピックアップ装置に適用する場合には、図６に示すように、平面的形状を、略コの字形状とし、その一部の開口８ａを除いて突起３の周囲を連続して囲むように立設させ、かつ、開口８ａは回転駆動される光記録媒体Ｄの回転方向に対して下流側位置となるように平面型プローブ１の配置位置・方向を位置付けることが好ましい。これによれば、記録再生装置における記録再生に際して、光記録媒体Ｄの回転によって突起の周辺に気流が発生する。平面型プローブ１は、光記録媒体Ｄの回転によって発生する気流に対して、突起３よりも下流側に保護壁８の開口８ａが位置するように配置されているため、突起３と保護壁８との間にある異物を気流を利用して開口８ａから排除することができ、保護壁８と突起３との間における異物の集積を抑制することができる。
【００６５】
さらには、図７に示すように、平面的形状を、一部の開口８ａを除いて突起３の周囲を連続して囲むような形状であるとともに、突起３を間にして開口８ａと対称となる位置に突起３から離間する方向へ向けて尖角する尖角部８ｂが設けられた形状とすることが好ましい。ここに、尖角部８ｂは回転駆動される光記録媒体Ｄの回転方向に対して上流側位置となるように平面型プローブ１の配置位置・方向を位置付けることが好ましい。これによれば、光記録媒体の回転によって発生する気流は、保護壁８の位置で尖角部８ｂによって左右方向に分流されるので、この気流を利用することにより、異物が保護壁８の周囲に堆積することを防止することができ、保護壁８の内周側及び外周側において、異物が堆積してしまうことを回避することができる。
【００６６】
本発明の第三の実施の形態を図８に基づいて説明する。本実施の形態は、平面型プローブ１を構成する上で、屈折率、透過率、使用波長等の要求により、プローブ材料として基板に成形できない、或いは成形が困難な材料、或いは透過率が低く、薄くして用いることが必要な材料を基板として用いる必要が生じた場合等を考慮したものである。このため、本実施の形態の平面型プローブ１では、基板２１の裏面側に透光性を有する支持材料を裏打ち材２２として備える構成とされている。
【００６７】
例えば、ガラス基板２２にＳｉウエハ２１を陽極接合し、Ｓｉウエハ２１を研磨し、Ｓｉ５μｍの厚さに成形した。この後、前述の具体例の場合と同条件にて同形状の円柱状柱状構造部用の感光性樹脂パターンをＳｉウエハ２１上に形成した。続いてＳＦ６ガスを用いたＥＣＲエッチングを行い、ガラス基板２２上に、プローブ材料のＳｉウエハ２１（２μｍ）が全面を覆い、その上に底辺２μｍ、高さ３μｍのＳｉ柱状構造部４を得た。この基板２１に、ＯＣＤ（東京応化製）をスピン塗布、焼成を行って埋め込み材６の埋め込み状態を得た。この後は、前述の具体例の場合と同様にフッ酸でエッチングすることにより図８に示すような平面型プローブ１を得たものである。
【００６８】
裏打ち材２２を形成する材料としては、例えば、上述のガラスの他、石英等の透光性を有する材料を用いることができる。
【００６９】
基板２１、即ち、突起３を形成する材料としては、例えば上述のＳｉの他、ダイヤモンド、Ｓｉ３Ｎ４等を用いることが可能になる。ダイヤモンド、Ｓｉ３Ｎ４、Ｓｉ等は、スパッタ又はＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｖａｐｏｒ　Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）によって裏打ち材２２の表面に成膜して、ダイヤモンド膜、Ｓｉ３Ｎ４膜、Ｓｉ膜として用いる。
【００７０】
基板２１、即ち、突起３を形成する材料としては、他に、単結晶Ｓｉ、ＳｉＯ２、Ｇｅ、ガラス、結晶石英、Ｃ（ダイヤモンド）、アモルファスＳｉ、マイクロクリスタル（微小結晶）Ｓｉ、多結晶Ｓｉ、ＳｉｘＮｙ（ｘ、ｙは任意）、ＴｉＯ２、ＺｎＯ、ＴｅＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３、Ｌａ２Ｏ２Ｓ、ＬｉＧａＯ２、ＢａＴｉＯ３、ＳｒＴｉＯ３、ＰｂＴｉＯ３、　ＫＮｂＯ３、Ｋ（Ｔａ，Ｎｂ）Ｏ３（ＫＴＮ）、ＬｉＮｂＯ３、ＬｉＴａＯ３、Ｐｂ（Ｍｇ１／３Ｎｂ２／３）Ｏ３、（Ｐｂ，Ｌａ）（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ２、（Ｐｂ，Ｌａ）（Ｈｆ，Ｔｉ）Ｏ３、ＰｂＧｅＯ３、Ｌｉ２ＧｅＯ３、ＭｇＡｌ２Ｏ４、ＣｏＦｅ２Ｏ４、（Ｓｒ，Ｂａ）Ｎｂ２Ｏ６、Ｌａ２Ｔｉ２Ｏ７、Ｎｄ２Ｔｉ２Ｏ７、Ｂａ２ＴｉＳｉ１２Ｏ８、Ｐｂ５Ｇｅ３Ｏ１１、Ｂｉ４Ｇｅ３Ｏ１２、Ｂｉ４Ｓｉ３Ｏ１２、Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２、Ｇｄ３Ｆｅ５Ｏ１２、（Ｇｄ，Ｂｉ）３Ｆｅ５Ｏ１２、Ｂａ２ＮａＮｂＯ１５、Ｂｉ１２ＧｅＯ２Ｏ、Ｂｉ１２ＳｉＯ２、Ｃａ１２Ａｌ１４Ｏ３３、ＬｉＦ、ＮａＦ、ＫＦ、ＲｂＦ、ＣｓＦ、ＮａＣｌ、ＫＣｌ、ＲｂＣｌ、ＣｓＣｌ、ＡｇＣｌ、ＴｌＣｌ、ＣｕＣｌ、ＬｉＢｒ、ＮａＢｒ、ＫＢｒ、ＣｓＢｒ、ＡｇＢｒ、ＴｌＢｒ、ＬｉＩ、ＮａＩ、ＫＩ、ＣｓＩ、Ｔｌ（Ｂｒ，Ｉ）、Ｔｌ（Ｃｌ，Ｂｒ）、ＭｇＦ２、ＣａＦ２、ＳｒＦ２、ＢａＦ２、ＰｂＦ２、Ｈｇ２ＣＩ２、ＦｅＦ３、ＣｓＰｂＣｌ３、ＢａＭｇＦ４、ＢａＺｎＦ４、Ｎａ２ＳｂＦ５、ＬｉＣｌＯ４・３Ｈ２Ｏ、ＣｄＨｇ（ＳＣＮ）４、ＺｎＳ、ＺｎＳｅ、ＺｎＴｅ、ＣｄＳ、ＣｄＳｅ、ＣｄＴｅ、α−ＨｇＳ、ＰｂＳ、ＰｂＳｅ、ＥｕＳ、ＥｕＳｅ、ＧａＳｅ、ＬｉＩｎＳ２、ＡｇＧａＳ２、ＡｇＧａＳｅ２、ＴｉＩｎＳ２、ＴｉＩｎＳｅ２、ＴｌＧａＳｅ２、ＴｌＧａＳ２、Ａｓ２Ｓ３、Ａｓ２Ｓｅ３、Ａｇ３ＡｓＳ３、Ａｇ３ＳｂＳ３、ＣｄＧａ２Ｓ４、ＣｄＣｒ２Ｓ４、ＴｌＴａ３Ｓ４、Ｔｌ３ＴａＳｅ４、Ｔｌ３ＶＳ４、Ｔｌ３ＡｓＳ４、Ｔｌ３ＰＳｅ４、ＧａＰ、ＧａＡｓ、ＧａＮ、（Ｇａ，Ａｌ）Ａｓ、Ｇａ（Ａｓ，Ｐ）、（ＩｎＧａ）Ｐ、（ＩｎＧａ）Ａｓ、（Ｇａ，ＡＩ）Ｓｂ、Ｇａ（ＡｓＳｂ）、（ｌｎＧａ）（ＡｓＰ）、（ＧａＡＩ）（ＡｓＳｂ）、ＺｎＧｅＰ２、ＣａＣＯ３、ＮａＮＯ３、α−ＨＩＯ３、α−ＬｉＩＯ３、ＫＩＯ２Ｆ２、ＦｅＢＯ３、Ｆｅ３ＢＯ６、ＫＢ５Ｏ８・４Ｈ２Ｏ、ＢｅＳＯ４・２Ｈ２Ｏ、ＣｕＳＯ４・５Ｈ２Ｏ、Ｌｉ２ＳＯ４・Ｈ２Ｏ、ＫＨ２ＰＯ４，ＫＤ２ＰＯ４、ＮＨ４Ｈ２ＰＯ４、ＫＨ２ＡｓＯ４、ＫＤ２ＡｓＯ４ＣＳＨ２ＡｓＯ４、ＣｓＤ２ＡｓＯ４、ＫＴｉＯＰＯ４，ＲｂＴｉＯＰＯ４、（Ｋ，Ｒｂ）ＴｉＯＰＯ４、ＰｂＭｏＯ４、β−Ｇｄ２（ＭｏＯ４）３、β−Ｔｂ２（ＭｏＯ４）３、Ｐｂ２ＭｏＯ５、Ｂｉ２ＷＯ６、Ｋ２ＭｏＯＳ２・ＫＣｌ、ＹＶＯ４Ｃａ３（ＶＯ４）２、Ｐｂ５（ＧｅＯ４）（ＶＯ４）２、ＣＯ（ＮＨ２）２，Ｌｉ（ＣＯＯＨ）・Ｈ２Ｏ、Ｓｒ（ＣＯＯＨ）２、（ＮＨ４ＣＨ２ＣＯＯＨ）３Ｈ２ＳＯ４、（ＮＤ４ＣＤ２ＣＯＯＤ）３Ｄ２ＳＯ４、（ＮＨ４ＣＨ２ＣＯＯＨ）３Ｈ２ＢｅＦ、（ＮＨ４）２Ｃ２Ｏ４・Ｈ２Ｏ、Ｃ４Ｈ３Ｎ３Ｏ４、Ｃ４Ｈ９ＮＯ３、Ｃ６Ｈ４（ＮＯ２）、Ｃ６Ｈ４ＮＯ２Ｂｒ、Ｃ６Ｈ４ＮＯ２ＣＩ、Ｃ６Ｈ４ＮＯ２ＮＨ２、Ｃ６Ｈ��（ＮＨ４）ＯＨ、Ｃ６Ｈ４（ＣＯ２）２ＨＣｓ、Ｃ６Ｈ４（ＣＯ２）２ＨＲｂ、Ｃ６Ｈ３ＮＯ２ＣＨ３ＮＨ２、Ｃ６Ｈ３ＣＨ３（ＮＨ２）２、Ｃ６Ｈ１２Ｏ５・Ｈ２ＯＫＨ（Ｃ８Ｈ４Ｏ４）、ＣｌＯＨ１１Ｎ３Ｏ６、［ＣＨ２・ＣＦ２］ｎ等を用いることが可能である。
【００７１】
本発明の第四の実施の形態を図９に基づいて説明する。本実施の形態は、平面型プローブ１に関して、柱状構造部４と錐状構造部５とが同一材料であって、基板２とは異なる材料により形成したものである。
【００７２】
具体例を挙げると、例えば、基板２として石英を準備し、石英上に犠牲層としてアルミニウム膜３μｍをスパッタリング法を用いて形成し、この犠牲層に通常の写真製版−エッチング工程により径２μｍの貫通孔を形成し、次いで、この貫通孔に柱状構造部４の材料としてＳｉをＣＶＤで埋め込み、アルミニウムをエッチング除去することにより、石英上に底辺２μｍ、高さ３μｍのＳｉによる柱状構造部４を得た。このＳｉに対して、ＯＣＤ（東京応化製）をスピン塗布、焼成を行って埋め込み材６の埋め込み状態を得た。この後は、前述の具体例の場合と同様にフッ酸でエッチングすることにより図９に示すような平面型プローブ１を得たものである。
【００７３】
従って、例えば、単体では板状に成形することが困難である材料や、透過率が低いために薄くする必要があるにも拘わらず薄くすることにより強度や取り扱い性が低下してしまうような材料を基板に使用することが可能となり、基板材料の選択肢が増す。
【００７４】
なお、本実施の形態でも、柱状構造部４及び錐状構造部５用の材料としては、第三の実施の形態で基板２１材料として前述したような各種材料を用いることができる。
【００７５】
本発明の第五の実施の形態を図１０に基づいて説明する。本実施の形態の平面型プローブ１は、基板２（又は、裏打ち材２２）の裏面側に、突起３の位置に対応させて裏面側から入射する光を突起３（柱状構造部４）の根元部に集光させる集光機能部としての凸レンズ形状部３１を一体に形成したものである。
【００７６】
本実施の形態の平面型プローブ１によれば、光ピックアップ装置を構成する上で、対物レンズ１４を不要にすることができる。さらに、図１に示したような構成例では、光源１１−対物レンズ１４−平面型プローブ１の３箇所の光軸合わせが必要になるのに対し、本実施の形態の構造によれば、光源１１−凸レンズ形状部３１（＝平面型プローブ１）の２箇所の光軸合わせで良くなり、組立が容易になるという利点がある。
【００７７】
具体的な製造方法としては、前述した具体例と同じ方法で基本構造の平面型プローブを得た。次いで、基板２の裏面側の突起３に対応する位置に円形の感光性樹脂パターンを形成した後、１６０℃、１時間ベークすることにより感光性樹脂を軟化凝集させ凸レンズ状の感光性樹脂パターンを形成した。続いて、基板２の裏面にＣ４Ｆ８ガスを用いたＥＣＲエッチング（感光性樹脂と石英基板のエッチング比は、およそ１：２）を行い、エッチングを樹脂パターンが完全になくなるまで行うことで、凸レンズ形状部２１が一体に形成された平面型プローブ１が得られた。
【００７８】
【発明の効果】
請求項１記載の発明の平面型プローブによれば、突起の一部を形成する柱状構造部の周囲にこの柱状構造部よりも低屈折率の埋め込み材が埋め込まれることで、光ファイバのコアとクラッドと同等の構造となっており、柱状構造部の根元に入射した光を柱状構造部で全反射させることで低損失で錐状構造部に導入させることができ、錐状構造部先端より近接場光を高効率で発生させることが可能となり、また、柱状構造部の高さに厳密性が要求されず、製造時のマージンを大きく取ることができるとともに、埋め込み材を除去する必要もなくその除去工程を省くこともできる。
【００７９】
請求項２記載の発明によれば、請求項１記載の平面型プローブにおいて、例えば埋め込み材を使用波長光に対しては透明となるように着色することで、プローブ位置、即ち、突起の位置を容易に判別でき、光導入の際の光軸合せを容易に行なわせることができる。
【００８０】
請求項３記載の発明によれば、請求項１又は２記載の平面型プローブにおいて、柱状構造部は円柱状形状に形成され、錐状構造部は円錐状又は円錐台形状に形成されているので、より高効率な近接場光の発生を可能にすることができる。
【００８１】
請求項４記載の発明によれば、請求項１ないし３の何れか一記載の平面型プローブにおいて、基板と柱状構造部と錐状構造部とが同一材料により一体に形成されているので、初期材料に特別な加工を必要とせず、当該材料を容易かつ安価に入手することができる。
【００８２】
請求項５記載の発明によれば、請求項４記載の平面型プローブにおいて、基板及び突起を石英又は光学ガラスによって形成することにより、材料の入手が容易かつ安価な上に、優れた屈折率、透過率を有して光高率な近接場光を発生する平面型プローブを提供することができる。
【００８３】
請求項６記載の発明によれば、請求項１ないし３の何れか一記載の平面型プローブにおいて、柱状構造部と錐状構造部とが同一材料であって、基板とは異なる材料により形成されているので、例えば、単体では板状に成形することが困難である材料や、透過率が低いために薄くする必要があるにも拘わらず薄くすることにより強度や取り扱い性が低下してしまうような材料を基板に使用することが可能となり、基板材料の選択肢を増すこともできる。
【００８４】
請求項７記載の発明によれば、請求項１ないし３の何れか一記載の平面型プローブにおいて、基板は、その裏面側に設けられて透光性を有する支持材料により裏打ちされているので、例えば、単体では板状に成形することが困難である材料や、透過率が低いために薄くする必要があるにも拘わらず薄くすることにより強度や取り扱い性が低下してしまうような材料を基板に使用することが可能となり、屈折率、透過率、使用波長の選択性を増すことができる。
【００８５】
請求項８記載の発明によれば、請求項１ないし７の何れか一記載の平面型プローブにおいて、基板の表面側において突起と同一材料によりこの突起の周囲に形成された保護壁を備えるので、周囲から加えられる衝撃に対して、保護壁によって突起を保護することで、その機械的破損を防止することができる。
【００８６】
請求項９記載の発明によれば、請求項１ないし８の何れか一記載の平面型プローブにおいて、少なくとも前状構造部の斜面部分を被覆する遮光膜を備えるので、例えば、平面型プローブを用いて光記録媒体に対する記録再生を行なう場合に、突起先端以外の部分から近接場光が発生することを遮光膜によって防止することができ、光利用効率を高めることができる。
【００８７】
請求項１０記載の発明によれば、請求項１ないし９の何れか一記載の平面型プローブにおいて、例えば、平面型プローブを用いて光記録媒体に対する記録再生を行なう場合に、裏面側から入射する光を突起の根元部に集光させる集光機能部を備える本発明の平面型プローブを用いることで、別個に集光レンズを用いる必要がなくなる。
【００８８】
請求項１１記載の発明によれば、請求項１ないし１０の何れか一記載の平面型プローブにおいて、突起は、基板の表面側において複数個がアレイ状に配列形成されているので、例えば、平面型プローブを用いて光記録媒体に対する記録再生を行なう場合に、その高速化を図るのに有効となる。
【００８９】
請求項１２記載の発明の平面型プローブの製造方法によれば、柱状構造部の高さに関して厳密な制御を必要とせず、製造時のマージンを大きくとることができ、かつ、埋め込み材を除去する工程も必要とせず、例えば請求項１ないし１１記載の発明のような平面型プローブを形成するのに有効な製造方法を提供することができる。
【００９０】
請求項１３記載の発明の光ピックアップ装置によれば、請求項１ないし９又は１１の何れか一記載の平面型プローブを備えるので、光記録媒体に対する記録再生に平面型プローブを用いる際に、高効率な近接場光を発生させることができ、良好に記録再生動作を行わせることができる。
【００９１】
請求項１４記載の発明の光ピックアップ装置によれば、請求項１３記載の発明の効果に加えて、例えば、平面型プローブを用いて光記録媒体に対する記録再生を行なう場合に、裏面側から入射する光を突起の根元部に集光させる集光機能部を備える請求項１０記載の平面型プローブを備えることで、別個に集光レンズを用いる必要がなくなり、かつ、光源と集光機能部との光軸合わせで済み、組立て性も向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一の実施の形態を示す光ピックアップ装置の概略構成図である。
【図２】その突起部分を拡大して示す断面図である。
【図３】平面型プローブの製造方法を工程順に示す概略断面図である。
【図４】その途中の工程の一部を拡大して示す断面図である。
【図５】本発明の第二の実施の形態の平面型プローブを示す概略断面図である。
【図６】その保護壁の一例を示す概略平面図である。
【図７】その保護壁の他例を示す概略平面図である。
【図８】本発明の第三の実施の形態の平面型プローブを示す概略断面図である。
【図９】本発明の第四の実施の形態の平面型プローブを示す概略断面図である。
【図１０】本発明の第五の実施の形態の平面型プローブを示す概略断面図である。
【図１１】対比例を示す平面型プローブを示す概略断面図である。
【符号の説明】
１　　　平面型プローブ
２　　　基板
３　　　突起
４　　　柱状構造部
５　　　錐状構造部
６　　　埋め込み材
７　　　遮光膜
８　　　保護壁
１１　　　光源
１４　　　集光手段
２１　　　基板
２２　　　支持材料
３１　　　集光機能部
【図１】
2004061219.tif 000003
【図２】
2004061219.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2004061219.tif 000007
【図６】
2004061219.tif 000008
【図７】
2004061219.tif 000009
【図８】
2004061219.tif 000010
【図９】
2004061219.tif 000011
【図１０】
2004061219.tif 000012
【図１１】
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