(57)【要約】【課題】  本発明は、光の近接場効果を用い、高効率で、かつ高い信号強度を得ることでき、高い実用性を得られる光情報記録媒体、光情報記録媒体の製造方法、光情報記録装置、光情報再生装置及び光情報記録再生装置を提供することを目的とする。【解決手段】  本発明の光情報記録媒体は、平板状の基板と、基板上に形成され、光の波長以下のサイズの微細構造を有する微細構造記録層を備えたことに特徴がある。よって、高効率かつ安定に、大容量の情報を記録し再生することが可能であり、高い信号強度を得ることでき、高い実用性を得られる光情報記録媒体を提供できる。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
平板状の基板と、該基板上に形成され、光の波長以下のサイズの微細構造を有する微細構造記録層を備えたことを特徴とする光情報記録媒体。
【請求項２】
前記微細構造記録層における微細構造の部分の大きさは、波長以下の微小開口を備えたプローブの開口寸法と等しい請求項１記載の光情報記録媒体。
【請求項３】
前記微細構造記録層における微細構造は、光の波長よりも短い間隔の回折格子状の凹凸を有している請求項１又は２に記載の光情報記録媒体。
【請求項４】
前記微細構造記録層における微細構造の部分が誘電体、それ以外の部分が微細構造の部分より高い屈折率をもつ請求項１〜３のいずれかに記載の光情報記録媒体。
【請求項５】
前記微細構造記録層における微細構造の部分以外の部分が金属によって形成されている請求項４記載の光情報記録媒体。
【請求項６】
前記微細構造記録層の表面全体上に保護膜を有する請求項１〜５のいずれかに記載の光情報記録媒体。
【請求項７】
ガラス基板の表面全面に高屈折率化できるイオンを注入し、その表面にレジストにより微細な凹凸を形成し、該レジストを後退させながらガラス基板をエッチングしてガラス基板表面に所定の回折格子状の凹凸を形成し、レジストを除去した後、回折格子状の凹凸の表面全体に金属膜を形成し、レジスト層を除去するリフトオフ処理を施して微細構造記録層を形成することを特徴とする光情報記録媒体の製造方法。
【請求項８】
ガラス基板の表面にレジストにより微細な凹凸を形成し、該レジストを後退させながらガラス基板をエッチングしてガラス基板表面に所定の回折格子状の凹凸を形成し、レジストを除去した後、回折格子状の凹凸の表面全体に金属膜を形成し、レジスト層を除去するリフトオフ処理を施して微細構造記録層を形成することを特徴とする光情報記録媒体の製造方法。
【請求項９】
前記微細構造記録層の表面全体に保護層を形成する請求項７又は８に記載の光情報記録媒体の製造方法。
【請求項１０】
請求項１〜６のいずれかに記載の光情報記録媒体の前記微細構造記録層に、光の波長以下の微小開口を備えたプローブで情報を記録することを特徴とする光情報記録装置。
【請求項１１】
前記プローブの微小開口の開口寸法は、請求項１〜６のいずれかに記載の光情報記録媒体の前記微細構造記録層における微細構造の部分の大きさと等しい請求項１０記載の光情報記録装置。
【請求項１２】
請求項１〜６のいずれかに記載の光情報記録媒体の前記微細構造記録層に記録された情報を、光の波長以下の微小開口を備えたプローブで再生することを特徴とする光情報再生装置。
【請求項１３】
前記プローブの微小開口の開口寸法は、請求項１〜６のいずれかに記載の光情報記録媒体の前記微細構造記録層における微細構造の部分の大きさと等しい請求項１２記載の光情報再生装置。
【請求項１４】
請求項１〜６のいずれかに記載の光情報記録媒体の前記微細構造記録層に、光の波長以下の微小開口を備えたプローブで情報を記録し、再生することを特徴とする光情報記録再生装置。
【請求項１５】
前記プローブの微小開口の開口寸法は、請求項１〜６のいずれかに記載の光情報記録媒体の前記微細構造記録層における微細構造の部分の大きさと等しい請求項１４記載の光情報記録再生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は光情報記録媒体、光情報記録媒体の製造方法、光情報記録装置、光情報再生装置及び光情報記録再生装置に関し、詳細には近接場光学効果を用いた超高密度で情報を記録し再生できる光情報記録媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、オーディオ、ビデオ動画像（motion picture）ファイルや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への進展に伴い、大容量の情報を迅速に処理し格納する大容量の情報を記録する記録媒体が必要になっている。また、今後、更に普及されると予想される高鮮明（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、情報記録媒体の容量は更に増大されることになる。
【０００３】
このような要請に従い、現在広く使用される記録媒体に対する多様な記録及び再生方式が提案されているが、このような情報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し再生する方法がある。光を用いた記録の方法の代表的な例としては、特定の高分子材料に所定の光を照射してその分子構造を変化させることによる局所的な屈折率の変化を用いる方法、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又は補償点以上に加熱することにより局所的な磁化方向を変化させる方法などがある。
【０００４】
ところで、これらの方法ではレーザ光をレンズ光学系で集光して記録媒体に照射し、このレーザ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。即ち、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し、再生することができ、高記録密度を達成することができる。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）を増加させれば良い。しかし、レーザ光の波長を短くし、対物レンズの開口数を増加させて低減可能なレーザ光のスポットの大きさは、当該レーザ光の波長程度まである。そこで、レーザ光の波長を短くするため、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。
【０００５】
しかし、このような方法によれば、光のスポット径は光の回折限界により、記録媒体の情報記録密度を向上するには限界がある。従って、前記した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、近接場光学又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。しかし、ボリュームホログラム及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。
【０００６】
一般に、光の回折理論に基づいて、光集束スポットの大きさ（長径）は、光源波長及び開口数により決定され、光集束スポットの大きさの低減程度により、記録媒体の情報記録密度の上限が決定される。また、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、
【０００７】
θ≒λ／ｄ                      （１）
【０００８】
となる。ただし、θは回折角を表し、ｄはビームの直径（waist）を表し、λは光の波長を表す。即ち、回折理論に基づき、レンズを利用してビームの大きさを小さくするほど、回折角は大きくなり、ビームの大きさを所定値以下に低減することはできない。従って、光記録媒体の記録密度の限界は、
【０００９】
ｄ≒１．２２λ／ＮＡ            （２）
【００１０】
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す。即ち、レーザ光の波長（λ）が短いほど、かつレンズの開口数（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ビット当たり記録及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。
【００１１】
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最善であり、この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、従来の技術では、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。
【００１２】
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を記録媒体への光源として用いた方法が提案されている。すなわち、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。この近接場光を開口付近に位置した材料と相互作用させることを用いて、記録媒体への情報の記録及び再生を行うことにより、回折限界を克服し、従来の光記録の情報記録密度を飛躍的に向上できる可能性がある。
【００１３】
また、高速で情報の記録再生を行うために、平面アレイ型プローブが、例えば特許文献１又は特許文献２に提案されている。この平面アレイ型プローブ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ている。よって、１つの素子にプローブが多数個あることになり、素子自体の掃引速度はそれほど高速である必要はない。マトリクス状に並んだ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。また、これらの平面開口プローブは、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る。この場合、レーザ光がプローブを通過する部分は空洞であり、より高効率な光出力、すなわちより高速な光書き込み、読み出しをすること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。
【００１４】
更に、上述した従来の方式において、得られる信号強度は従来の伝播光を用いた方式に比べ小さく、実用に供するためには更になる信号強度向上を図る必要がある。
【００１５】
ここで、近接場光の伝播は、物質表面との相互作用によって影響されるため、その強度分布も物質表面の形状に、そして微小開口と照射される媒体の間隔によって左右される。すなわち、先鋭部の微小開口から記録媒体の表面に照射される近接場光は、微小開口から離れるに従って拡散し、この拡散によって微小開口の先端の大きさに比較して大きな領域の記録層の状態が変化する。これに対して高密度記録を行うために記録層の状態が変化する領域を小さくしようとすると、偽証開口と記録媒体とを更に接近させることが必要になる。このような条件を満足し、近接場光を用い、より高効率で信号光を検出することができる光情報記録媒体と光情報記録再生装置が特許文献３に提案されている。この特許文献３に開示されている光情報記録媒体は、図７に示すように、平板状の基板７１と、この基板７１上に光の波長以下のサイズの微細構造を形成した微細構造層７２と、この微細構造層７２の上部に形成された記録層７３を備えている。また、特許文献３に開示されている光情報記録再生装置は、上記の光情報記録媒体の記録層７３に、光の波長以下の微小開口を備えたプローブで情報を記録し再生する装置である。よって、特許文献３によれば、高効率かつ安定に情報を記録し再生することができる。
【特許文献１】特許第３，０２３，０８５号明細書
【特許文献２】特開平１１−１９１２３８号公報
【特許文献３】特開２００３−３０８６３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
しかしながら、上記特許文献３では、微細構造層の上部に、高い屈折率を有する記録層が形成されているため、微小構造層内部の光電界強度分布の特性図である図８からわかるように、高屈折率を有する記録層がある場合は、無い場合に比べて信号強度のピーク値で約３倍程度、信号強度が下がってしまい、実用化に適さないという問題点があった。
【００１７】
本発明はこれらの問題点を解決するためのものであり、光の近接場効果を用い、高効率で、かつ高い信号強度を得ることでき、高い実用性を得られる光情報記録媒体、光情報記録媒体の製造方法、光情報記録装置、光情報再生装置及び光情報記録再生装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
前記問題点を解決するために、本発明の光情報記録媒体は、平板状の基板と、基板上に形成され、光の波長以下のサイズの微細構造を有する微細構造記録層を備えたことに特徴がある。よって、高効率かつ安定に、大容量の情報を記録し再生することが可能であり、高い信号強度を得ることでき、高い実用性を得られる光情報記録媒体を提供できる。
【００１９】
また、微細構造記録層における微細構造の部分の大きさは、波長以下の微小開口を備えたプローブの開口寸法と等しいことが好ましく、従来より高効率かつ安定に大容量の情報を記録、再生することができる。
【００２０】
更に、微細構造記録層における微細構造は、光の波長よりも短い間隔の回折格子状の凹凸を有している。よって、より高効率にプローブ先端に設けられた微小開口からの光を光情報記録媒体に結合することができ、良好な記録マークの形成、高ＳＮ比での信号の再生が可能になる。
【００２１】
また、微細構造記録層における微細構造の部分が誘電体、それ以外の部分が微細構造の部分より高い屈折率をもつことにより、より高効率にプローブ先端に設けられた微小開口からの光を光情報記録媒体に結合することができ、良好な記録マークの形成、高ＳＮ比での信号の再生が可能になる。
【００２２】
更に、微細構造記録層における微細構造の部分以外の部分が金属によって形成されていることにより、より高効率にプローブ先端に設けられた微小開口からの光を光情報記録媒体に結合することができ、良好な記録マークの形成、高ＳＮ比での信号の再生が可能になる。
【００２３】
また、微細構造記録層の表面全体上に保護膜を有することにより、表面の磨耗に強く高信頼性で情報の記録再生を行うことが可能になる。
【００２４】
更に、別の発明としての光情報記録媒体の製造方法によれば、ガラス基板の表面全面に高屈折率化できるイオンを注入し、その表面にレジストにより微細な凹凸を形成し、このレジストを後退させながらガラス基板をエッチングしてガラス基板表面に所定の回折格子状の凹凸を形成し、レジストを除去した後、回折格子状の凹凸の表面全体に金属膜を形成し、レジスト層を除去するリフトオフ処理を施して微細構造記録層を形成する。よって、より高効率にプローブ先端に設けられた微小開口からの光を光情報記録媒体に結合することができ、安定かつ安価に光記録記録媒体を作製することが可能になり、さらに良好な記録マークの形成、高ＳＮ比での信号の再生が可能になる。
【００２５】
また、別の発明としての光情報記録媒体の製造方法によれば、ガラス基板の表面にレジストにより微細な凹凸を形成し、このレジストを後退させながらガラス基板をエッチングしてガラス基板表面に所定の回折格子状の凹凸を形成し、レジストを除去した後、回折格子状の凹凸の表面全体に金属膜を形成し、レジスト層を除去するリフトオフ処理を施して微細構造記録層を形成する。よって、より高効率にプローブ先端に設けられた微小開口からの光を光情報記録媒体に結合することができ、安定かつ安価に光記録記録媒体を作製することが可能になり、さらに良好な記録マークの形成、高ＳＮ比での信号の再生が可能になる。
【００２６】
更に、微細構造記録層の表面全体に保護層を形成することにより、表面の磨耗に強く高信頼性で情報の記録再生を行うことが可能になる光情報記録媒体を製造できる。
【００２７】
また、別の発明としての光情報記録装置は、上記光情報記録媒体の微細構造記録層に、光の波長以下の微小開口を備えたプローブで情報を記録することに特徴がある。よって、高効率でかつ安定に情報を記録することができ、高い信号強度を得ることでき、高い実用性を得られる。ここで、プローブの微小開口の開口寸法は上記光情報記録媒体の微細構造記録層における微細構造の部分の大きさと等しいことが好ましく、従来より高効率かつ安定に大容量の情報を記録することができる。
【００２８】
更に、別の発明としての光情報再生装置は、上記光情報記録媒体の微細構造記録層に記録された情報を、光の波長以下の微小開口を備えたプローブで再生することに特徴がある。よって、高効率でかつ安定に情報を再生することができ、高い信号強度を得ることでき、高い実用性を得られる。ここで、プローブの微小開口の開口寸法は上記光情報記録媒体の微細構造記録層における微細構造の部分の大きさと等しいことが好ましく、従来より高効率かつ安定に大容量の情報を再生することができる。
【００２９】
また、別の発明としての光情報記録再生装置は、上記光情報記録媒体の微細構造記録層に、光の波長以下の微小開口を備えたプローブで情報を記録し、再生することに特徴がある。よって、高効率でかつ安定に情報を記録し再生することができ、高い信号強度を得ることでき、高い実用性を得られる。ここで、プローブの微小開口の開口寸法は上記光情報記録媒体の微細構造記録層における微細構造の部分の大きさと等しいことが好ましく、従来より高効率かつ安定に大容量の情報を記録し再生することができる。
【発明の効果】
【００３０】
本発明の光情報記録媒体によれば、平板状の基板と、基板上に形成され、光の波長以下のサイズの微細構造を有する微細構造記録層を備えたことにより、光の波長以下の微小開口を備えたプローブにより高効率かつ安定に大容量の情報を記録し、又は再生できると共に、高い信号強度を得ることでき、かつ高い実用性を得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
図１は本発明の光情報再生装置の動作原理を示す概略図である。同図に示すように、入射光の波長よりも十分小さい大きさを持った微小開口を備えたプローブ１１から近接場光を光情報記録媒体１２に照射する。光情報記録媒体１２上にはプローブ１１の微小開口の大きさ、例えば直径とほぼ同じ直径を持った例えば円柱形状のような微細構造１３が形成されている。よって、この微細構造１３にプローブ１１から近接場光を照射することにより、予め光情報記録媒体１２に形成された微細構造１３自体に記録されている情報を再生することが可能である。なお、光情報記録媒体１２に記録可能な材料を形成することにより、追記型又は書き換え型の情報記録が可能である。
【００３２】
図２は本発明の第１の実施形態に係る光情報再生装置の構成を示す概略断面図である。同図において、図１に示したプローブ１１は平面型基板の底面に突起形状で形成されている。このプローブはアレイ状に形成することが可能であり、アレイ化されたプローブから、逐次的あるいは並列的に光情報記録媒体からの情報を再生可能である。この平面プローブはスライダ２７の底面に形成され、ホルダ２８に支持され、回転する光情報記録媒体３０上を走引される。上述したように、光情報記録媒体３０は波長以下の大きさ、例えば波長以下の直径の円柱形状を成す微細構造を有する微細構造記録層２９を有し、上述したようにこの微細構造記録層２９に情報を記録できるのである。なお、微細構造記録層２９の表面は後述する保護層を備え、図示していないスライダ部との磨耗に耐えるように構成されてもよい。半導体レーザ２１から照射された光はコリメータレンズ２２により平行光束に変換されビームスプリッタ２３に入射する。ビームスプリッタ２３を通過した光束は対物レンズ２６によってスライダ２７の底面に形成された平面プローブにスポットを結像し、平面プローブの先端部より近接場光を発生させる。発生した近接場光は光情報記録媒体３０に形成された微細構造記録層２９に結合する。情報を再生する場合、光情報記録媒体３０の微細構造記録層２９から反射する近接場光の成分をスライダ２７の底面に形成された平面プローブで検出する。検出した近接場光はプローブを通して対物レンズ２６により平行光束に変換され、ビームスプリッタ２３で偏向されて、結像レンズ２４で光検出器２５上にスポットを結ぶ。この光検出器２４上の光強度の明暗により、光情報記録媒体３０上に記録された情報を再生することができる。
【００３３】
次に、図３は本発明の第２の実施形態に係る光情報再生装置の構成を示す概略断面図である。同図において図２と同じ参照符号は同じ構成要素を示す。同図に示すように、基板を透過した光を検出することでも情報の記録再生を行うことができる。この場合には図２に示した光情報再生装置と異なりビームスプリッタ２３が不要であり、結像レンズ２４で光検出器２５上に光情報記録媒体３０の表面を透光した近接場光を結像し検出する。この光検出器２５上の光強度の明暗により、光情報記録媒体３０の微細構造記録層２９に記録された情報を再生することができる。
【００３４】
なお、図２及び図３に示した半導体レーザ２１は直線偏光であることが好ましく、直線偏光は偏光板を挿入してもよいが、レーザダイオードなどはそれ自体直線偏光をもっているので、そのまままたは偏光板と組合せて発生させることができる。平面微小開口上部に１／４波長板と偏光ビームスプリッタを配置することにより、入射光と信号光の偏波面を９０度回転させることにより信号光をより高いＳＮ比で検出することが可能である。また、この場合半導体レーザへの戻り光を抑制することが可能であり、レーザの発振状態を良好に保つことが可能であり、良好な記録マークを形成することができ、再生信号を安定に検出することができる。
【００３５】
以上説明したように、本発明においては、光情報記録媒体の基板表面に、例えば円柱形状の微細構造記録層を形成することにより、微小開口を有するプローブから、高効率に近接場光を利用することが可能である。光近接場においては、微小開口を有するプローブの先鋭部に設けられた開口半径の大きさと、照射される媒体の構造の大きさがほぼ同じ時に、開口先端から媒体に結合する光強度は最大になる。実際に、光情報記録媒体中での光電界強度分布特性を図４に示す。図４は、図２においてプローブ１１の微小開口の直径を３０ｎｍ、光情報記録媒体１２に形成した微細構造１３の直径をプローブ１１と同じ３０ｎｍ、プローブ１１と光情報記録媒体１２との間隔を５ｎｍとした時の、光情報記録媒体１２の表面から１０ｎｍの部分の光電界強度分布特性図である。この図４からわかるように、微細構造記録層がない場合に比べて、光情報記録媒体の内部の光電界強度が１４倍程度に増強されていることがわかる。よって、光情報記録媒体又は光情報記録再生媒体にプローブ開口の半径と同程度の微細構造記録層が形成されると、微細構造記録層がない平面形状のときに比べて高効率で光を利用することができ、更に高信号強度を得られ、かつ安定に記録し再生動作を行うことが可能になる。また、この場合、プローブ１１と光情報記録媒体１２の間隔は入射光の波長より十分接近していることが必要である。また、この場合には図２に示すように作製した平面型近接場光ピックアップを浮上型ヘッドとしてのスライダ２７に形成することにより、光情報記録媒体と光ピックアップの微小開口部の間隔を一定、かつ微小に保つことが可能になり、より微少な記録マークが形成できることにより超高密度記録が可能となる。
【００３６】
なお、光情報記録媒体側の微細構造記録層は屈折率の実部がある間隔で変化しているもの、あるいは虚部すなわち、吸収率がある間隔で変化している構造などでもよい。図２の基板３０としては、例えばアルミノシリケート系ガラスなどの化学強化ガラス、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とする。
【００３７】
次に、上述した本発明の光情報記録媒体の微細構造記録層は例えば以下に述べるような方法で作製可能である。図５は本発明の光情報記録媒体の製造工程の一例を示す工程断面図である。
【００３８】
先ず、同図の（ａ）に示すように、光情報、例えばガラス基板５１の表面全面にイオンを注入し、高屈折率層５２を形成する。そして、同図の（ｂ）に示すように、高屈折率層５２の表面にレジストパターン５３により円柱形状の凹凸を形成する。その後、同図の（ｃ）に示すように、レジストパターン５３を後退させながらガラス基板５１をエッチングしてガラス基板５１の表面に所定の回折格子状の凹凸を有する微細構造記録層５４を形成する。更に、同図の（ｄ）に示すように、レジストパターン５３を残した状態で、表面全体に遮光膜として機能する金属膜５５を形成する。そして、同図の（ｅ）に示すように、リフトオフ法によりレジストパターン５３上の金属膜５５を除去することにより、微細構造記録層５４を有した光情報記録媒体を構成することができる。
【００３９】
なお、図５の（ｃ）においてレジストパターン５３を除去した後、金属膜５５を形成し、表面を研磨することにより図５の（ｅ）に示したものと同じ構造を作製することも可能である。また、ガラス基板５１としては、例えばアルミノシリケート系ガラスなどの化学強化ガラス、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。不純物としては、ナトリウム、カリウム、リチウム、マグネシウム、タリウムなどが挙げられるが、とくに分極率の大きいイオンもしくは分極能力の大きいイオンが良い。分極率の大きいイオンとしては、Ｔｌ（タリウム）が良い。分極能力の大きいイオンとしては、Ｌｉ（リチウム）が良い。さらに、基板表面に、選択的にイオン注入するには、イオン半径が大きい、分極率の高いＴｌが良い。イオンの注入はたとえばイオン注入法、イオン交換法、エレクトロフロート法などがあるが、とくにイオン注入法が好ましい。この場合、注入するイオン濃度を大きくすることにより、屈折率も大きくなる。よって、凸部の屈折率は、注入するイオンの種類やその注入ドープ量を変えることで、簡単に変えることができる。また、上記した屈折率を高めるために導入する物質としては種々のものがあるが、例えばイオン交換法の場合では、イオン交換を効率よく行うために高温ガラス中での移動度が十分大きくなければならないこと及びガラス中に多量にドープしてもその性質を損なわないことなどの条件から１価イオンが選択される。更に、光プローブ、例えば光ファイバープローブや平面プローブの性能を高めるためには、なるべく屈折率を高める効果を持ったイオンが望まれる。このことを考慮するとタリウムイオン（Ｔｌ＋）やセシウムイオン（Ｃｓ＋）が適当である。タリウムイオン（Ｔｌ＋）は、外殻電子配列が非希ガラス型（１８＋２）構造であり、高温ガラス中で拡散し易くしかもガラス編目修飾イオンとして多量にガラスに添加することができ、かつ大きな屈折率変化を得ることができる。
【００４０】
また、図５の金属膜５５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。更に、金属としてはアルミニウム、金や銀などがあるが、特に酸化性の低いものが好ましい。上記以外にも、コバルト酸化物系ナノガラス薄膜を形成しても良い。Co３O４薄膜を通常良く用いられる高周波スパッタリング法により室温で形成することにより、図５のガラス基板５１上に、Co３O４薄膜を形成することが可能である。
【００４１】
更に、図５の（ａ）に示した高屈折率層５２を形成することなく、基板５１に直接フォトリソグラフィーを行い、ガラス基板５１そのものをエッチングした後、図５の（ｂ）〜（ｄ）の工程を行うことにより、同様の微細構造記録層を有した光情報記録媒体を作成することが可能である。
【００４２】
また、金属膜５５の代わりに、高屈折率層５２よりも低い屈折率を持つ誘電体を蒸着などにより形成しても良い。この場合は、この低屈折率層が図２中の微細構造１２の形状になるように、レジストパターン５３を作製する必要がある。
【００４３】
更に、光情報記録媒体の最表面は近接場平面プローブと波長以下の距離に近づいて高速に走引するため、微細構造記録層の磨耗を防ぐための保護層が必要である。保護層として近接場光はプローブからの染み出しが波長以下であるため、記録層までの距離をできるだけ近づけるために、厚みが薄く、光の吸収がほとんどない材料が望ましい。本発明では上記条件を満足する材料として例えばダイヤモンドライクカーボンを用いた。この保護膜の形成はスパッタリング、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。本実施例では最表面保護膜としてダイヤモンドライクカーボンをＣＶＤ法により作製した。また、保護層としてはＳｉＮを使用することも可能である。このＳｉＮの保護層もスパッタリング、イオンビームスパッタリングやＣＶＤ法などの成膜装置で形成することが可能である。
【００４４】
また、近接場光を発生させるプローブとしては、平面型プローブアレイを利用することもできる。ここで、この平面型プローブアレイの作製方法の一例を図６に示す。図６の（ａ）に示すように、透明な石英基板６１に高屈折率材料として窒化シリコン膜６２を形成する。この窒化シリコン膜６２はＳｉＨ４とＮＨ３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６２の膜厚は２μｍ以上であることが望ましい。ここでは高屈折率材料として窒化シリコン膜を挙げたが、他の高屈折率材料でもなんら問題ない。例えば、石英基板６１上にＳｉＯ２を１μｍ程度スパッタしたのち、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、ＣＨ４をソースガスとするイオン注入法により石英基板６１へイオン注入し、一方Ｎ原子の場合、ＳｉＨ４とＮ２Ｏを原料とする熱分解ＣＶＤ法によってＳｉＯ２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。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。また、ＳＩＯ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層が形成されている基板を使用し、ＳＯＩ基板と石英基板６１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加することによりＳＯＩ基板と石英基板６１を接合することにより、石英基板６１上に高屈折率材料を形成することができる。また、別の方法としては、接合する石英基板６１の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。更に、接合する石英基板６１とＳＯＩ基板の接合面を鏡面研磨してＲＣＡ洗浄し、１．３３３×１０３Ｐａ以下の真空度のチャンバ内で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。
【００４５】
次に、図６の（ｂ）に示すように、この石英基板６１上に窒化シリコン膜６２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６３を形成する。この円柱状のレジストパターン６３は、シリコンの突起を形成する領域に作製される。そして、図６の（ｃ）に示すように、このレジストパターン６３をマスクとして窒化シリコン膜６２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６１をストッパー層とすることで、光学的に透明な石英基板６１上に高屈折率材料からなる突起からなる近接場光プローブ６４を形成することができる。また、エッチング時間を調節することにより、石英基板６１上にレジストパターン６３が無い領域の窒化シリコン膜６２を石英基板６１上に残して、石英基板６１上に高屈折率材料からなる突起からなる近接場光プローブ６４を形成することができる。そして、図６の（ｄ）に示すように、レジストパターン６３を酸素プラズマによるレジストアッシングを行い除去する。このあと、図６の（ｅ）に示すように、窒化シリコン膜６２及び近接場光プローブ６４の表面に、反射防止膜６５をスパッタ等により成膜する。この反射防止膜６５を光の染み込み深さ以上に蒸着することにより、近接場光プローブ６４から生じる近接場光以外を遮断することができる。最後に、図６の（ｆ）に示すように、石英基板６１の裏面にスパッタ等で反射防止膜６６をコーティングすることで、平面型プローブアレイを形成することができる。
【００４６】
ここで、上述のドライエッチングの条件を変化させることにより、形成された近接場光プローブ６４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。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近接場光プローブ６４が形成できる。このエッチング時に石英基板６１をストッピングレイヤとすることで、石英基板６１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。
【００４７】
また、図６の（ｅ）に示すように、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６５が形成されている。反射防止膜６５がない場合に比べ、例えば、ＭｇＦ２の反射防止膜を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。単層の薄膜としてはＭｇＦ２以外にも、ＳｉＯ、ＣｅＦ３なども使用可能である。よって、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。
【００４８】
更に、図６の（ｅ）に示す反射防止膜６５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、ＭｇＦ２からなる膜厚１４０ｎｍの第１の誘電体膜を形成し、第２の誘電体膜は、ＣｅＯ２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からなる薄膜から構成した場合、反射率をほぼ０にすることが可能である。
【００４９】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲内の記載であれば多種の変形や置換可能であることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の光情報再生装置の動作原理を示す概略図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る光情報再生装置の構成を示す概略断面図である。
【図３】本発明の第２の実施形態に係る光情報再生装置の構成を示す概略断面図である。
【図４】光情報記録媒体中での光電界強度分布を示す特性図である。
【図５】本発明の光情報記録媒体の製造工程の一例を示す工程断面図である。
【図６】平面型プローブアレイの作製工程の一例を示す工程断面図である。
【図７】従来の光情報記録媒体を示す部分断面図である。
【図８】従来の光情報記録媒体における微小構造層内部の光電界強度分布を示す特性図である。
【符号の説明】
【００５１】
１１；プローブ、１２，３０；光情報記録媒体、１３；微細構造、
２１；半導体レーザ、２２；コリメータレンズ、２３；ビームスプリッタ、
２４；結像レンズ、２５；光検出器、２６；対物レンズ、２７；スライダ、
２８；ホルダ、２９；微細構造記録層。
【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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