(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
空気動圧により浮上がったまま記録媒体上で動くスライダーと、
半導体物質層の積層方向に光を出射する面発光レーザーと、
前記面発光レーザーから照射され、記録媒体から反射されて入射された光を受光する光検出器と、
前記面発光レーザー上に光透過物質で積層形成され、前記面発光レーザーの光出射領域に対応する位置に入射光を集束させる第１レンズを有する第１レンズ層と、
その中心部にホログラムが形成されて前記面発光レーザー側から第１レンズ層を経た入射光は記録媒体に向かわせ、記録媒体から反射されて入射される光は前記光検出器に向かわせる光路制御層と、
前記光路制御層の記録媒体に向かう方向に相対的に高屈折率を有する物質からなり、入射光を集束させる第２レンズを有する第２レンズ層とを有する近視野記録再生用光ヘッドにおいて、
前記面発光レーザーは、屈折率の相異なる半導体物質が交互に積層形成されて、導電型でドーピングされた第１ブラッグ反射層、前記第１ブラッグ反射層上に形成された活性層、及び前記活性層上に屈折率の相異なる半導体物質が交互に積層形成されて他導電型でドーピングされた第２ブラッグ反射層を含む半導体積層構造を有し、且つ、前記スライダーと第１ブラッグ反射層との間に形成された第１電極と、前記第２ブラッグ反射層上のウィンドウを除いた領域に所定のパターンに形成された第２電極を有し、前記第２ブラッグ反射層上のウィンドウを通じて光を出射する構成であり、
前記光検出器は、前記面発光レーザーを取囲む構造であって少なくとも一部層が前記面発光レーザーと所定の間隔に離隔形成された第１半導体物質層と、前記第１半導体物質層上に形成されて入射光を吸収する第２半導体物質層と、前記第２半導体物質層上に形成された第３半導体物質層と、前記第１半導体物質層の一部領域に電気的に連結された第１検出電極と、前記第３半導体物質層上の受光面を除いた領域に所定のパターンに形成された第２検出電極とを含み、且つ、第１半導体物質層は、前記面発光レーザーと同一な積層構造を有し、前記第１ブラッグ反射層の一部層からトレンチによって前記面発光レーザーと離隔して形成してあり、第２半導体物質層は、前記面発光レーザーの活性層と略同一な半導体物質及び厚さからなり、第３半導体物質層は前記第１ブラッグ反射層と略同一な物質構成を有し、前記第１ブラッグ反射層より相対的に少ない積層数を有する構成であり、
前記スライダーの記録媒体に向かう面に、上記面発光レーザーと上記光検出器とが一体に製造されて形成されている構造である光素子モジュールを有する構成としたことを特徴とする近視野記録再生用光ヘッド。
【請求項２】
前記光路制御層のホログラムはストライプ状のパターンが形成されており、
前記光検出器は前記面発光レーザーの一側に備えたことを特徴とする請求項１に記載の近視野記録再生用光ヘッド。
【請求項３】
前記第１レンズ層の第１レンズ曲面は拡散制御蝕刻により形成されることを特徴とする請求項１に記載の近視野記録再生用光ヘッド。
【請求項４】
前記面発光レーザーは約６５０nmや６８０nm波長帯域の光を出射し、前記第１レンズ層はInGaPよりなることを特徴とする請求項１に記載の近視野記録再生用光ヘッド。
【請求項５】
前記第２レンズ層は約２.１以上の高屈折率を有する物質よりなることを特徴とする請求項１に記載の近視野記録再生用光ヘッド。
【請求項６】
前記第１レンズ層上に螺旋状に積層形成された少なくとも１つのコイル層と、前記コイル層の中心部への入射光を透過させるように光透過物質からなって前記コイル層を覆って保護し、該コイル層の隣接部位の間を電気的に絶縁させる絶縁層を備えたコイル部材をさらに具備し、磁界変調により記録媒体に情報を記録し、光学的に情報を再生するようにしたことを特徴とする請求項１に記載の近視野記録再生用光ヘッド。
【請求項７】
前記光路制御層のホログラムは一偏光に対しては相対的に高い透過率を有し、他の偏光に対しては相対的に高い回折効率を有する偏光ホログラムであり、
前記光路制御層の記録媒体に向かう方向に透過する光の偏光を変える偏光変換層をさらに具備することを特徴とする請求項６に記載の近視野記録再生用光ヘッド。
【請求項８】
前記コイル層は複数個であり、
前記光路制御層はコイル層の間に位置することを特徴とする請求項６に記載の近視野記録再生用光ヘッド。
【請求項９】
基板上に近視野記録再生用光ヘッドを製造する方法において、
最初に、前記基板上に半導体物質層の積層方向に光を出射する面発光レーザーと、前記面発光レーザーから照射され、記録媒体から反射されて入射された光を受光する光検出器を含む光素子モジュールを形成する段階を行い、
光素子モジュールが形成された基板上に、以下の工程を順次行う構成であり、
前記光素子モジュールの形成段階は、
前記基板上に第１電極を形成する段階と、
前記第１電極上に屈折率の相異なる半導体物質が交互に積層形成され、導電型でドーピングされた第１ブラッグ反射層、活性層及び屈折率の相異なる半導体物質が交互に積層形成され、他導電型でドーピングされた第２ブラッグ反射層よりなる積層構造を有し、前記第１ブラッグ反射層の一部の層から相互絶縁された面発光レーザー及び光検出器の第１半導体物質層を形成する段階と、
前記面発光レーザー部分を取囲む光検出器部分の第２ブラッグ反射層上に入射光を吸収する第２半導体物質層を形成する段階と、
前記第２半導体物質層上に前記第１ブラッグ反射層と同型にドーピングされた第３半導体物質層を形成する段階と、
前記光検出器部分の第２ブラッグ反射層の一部領域が露出されるように前記第３半導体物質層から前記第２ブラッグ反射層の少なくとも一部層まで蝕刻する段階と、
前記面発光レーザー部分の第２ブラッグ反射層上にウィンドウを除いた領域に第２電極を形成する段階と、
前記光検出器の第２ブラッグ反射層の露出された部分に第１検出電極を形成する段階と、
前記第３半導体物質層の受光面を除いた領域に第２検出電極を形成する段階とを含んでなり、
前記第２半導体物質層は前記活性層と略同一な半導体物質及び厚さよりなり、
前記第３半導体物質層は前記第１ブラッグ反射層と略同一な物質構成を有し、前記第１ブラッグ反射層より相対的に少ない積層数を有する構成であり、
上記以下の工程は、
前記光素子モジュール上に光を透過させる物質で積層形成され、前記面発光レーザーの光出射領域に対応する位置に入射光を集束させる第１レンズを有する第１レンズ層を形成する段階と、
その中心部にホログラムが形成されて前記面発光レーザー側から第１レンズ層を経た入射光は記録媒体に向かわせ、記録媒体から反射されて入射される光は前記光検出器に向かわせる光路制御層を形成する段階と、
前記第１レンズ層上に螺旋状に積層形成され、相互電気的に連結された少なくとも１つのコイル層と、入射光を透過させるように光透過物質よりなって前記コイル層を覆って保護し、該コイル層の隣接部位の間を電気的に絶縁させる絶縁層を具備するコイル部材を形成する段階と、
前記コイル部材上に前記絶縁層の中心部が露出されるように相対的に小さな開口を有する蝕刻マスクを形成する段階と、
前記開口に露出された絶縁層部分を蝕刻して第２レンズの曲面を形成する段階と、
前記蝕刻マスクを除去する段階と、
前記絶縁層上に該絶縁層より相対的に高屈折率を有する物質で第２レンズ層を形成する段階とを含み、
第１レンズを有する第１レンズ層を形成する段階は、
前記光素子モジュール上に面発光レーザーから出射された光を透過させる物質で第１レンズ層を積層する段階と、
前記第１レンズ層上に前記面発光レーザーの光出射領域に対応する位置が開口された蝕刻マスクを形成する段階と、
化学蝕刻液に浸けて前記第１レンズ層の前記開口に露出された部分を拡散制御蝕刻して第１レンズの曲面を形成する段階と、
前記蝕刻マスクを除去する段階とを含むことを特徴とする近視野記録再生用光ヘッドの製造方法。
【請求項１０】
前記第２半導体物質層は前記活性層と略同一な半導体物質及び厚さよりなり、
前記第３半導体物質層は前記第１ブラッグ反射層と略同一な物質構成を有し、前記第１ブラッグ反射層より相対的に少ない積層数を有することを特徴とする請求項９に記載の近視野記録再生用光ヘッドの製造方法。
【請求項１１】
前記コイル層は複数個であり、前記光路制御層はコイル層の間に形成されることを特徴とする請求項９に記載の近視野記録再生用光ヘッドの製造方法。
【請求項１２】
前記光路制御層に形成されたホログラムは偏光ホログラムであり、前記光路制御層の記録媒体に向かう方向に透過する光の偏光を変える偏光変換層を形成する段階をさらに具備することを特徴とする請求項９に記載の近視野記録再生用光ヘッドの製造方法。
【請求項１３】
前記開口は、露出された第２レンズ層が等方性蝕刻されるように十分に小さな大きさよりなることを特徴とする請求項９に記載の近視野記録再生用光ヘッドの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は面発光レーザー(Vertical Cavity Surface Emitting Laser)及び光検出器などをスライダーに集積し、その上に薄膜積層技術を応用して記録再生のための光学素子が直接成形された構造を有して小型化した近視野記録再生用光ヘッド及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、光磁気記録再生装置はレーザー光源から出射されて集束照射された光によりキュリー温度以上となって磁気的な性質を失った光磁気記録媒体に磁界変調を通じて情報を記録し、該記録された情報を光学的に再生する装置であって、HDDのような磁気記録再生装置より高い記録密度を有する。
【０００３】
図１を参照するに、一般のスイングアーム方式の記録再生装置は光を照射し、光ディスク１からの反射光を受光できる光学要素を含む光学系と、ベース１０に対して往復回転自在に設けられたスイングアーム２１と、このスイングアーム２１に回転駆動力を提供するアクチュエータ２３と、前記スイングアーム２１に設けられた光ヘッド３０とを含んで構成される。
【０００４】
ここで、前記光ディスク１は光のみで情報を記録再生する相変化ディスクのような光ディスクと、光及び磁界変調により情報を記録再生する光磁気ディスクとを含む。
【０００５】
前記光ヘッド３０は、例えば図２及び図３に示されたように、スイングアーム(図１の２１)に弾力的に連結されたサスペンション(図示せず)に設けられて空気動圧により光磁気ディスク１'に対して摺動部２５aが所定のエアギャップだけ浮上がったまま光磁気ディスク１'のトラックをスキャン可能になったスライダー２５と、このスライダー２５に設けられて光学的に情報を再生できるように光磁気ディスク１'に光スポットを形成する対物レンズ３１及び磁界変調のためのコイル３７、３９とを具備する。
【０００６】
前記コイル３７、３９は対物レンズ３１と光磁気ディスク１'との間に位置され、スライダー２５の一側に水平方向に設けられた一対のマグネチックポール３３、３５に各々反対方向に巻かれている。前記一対のマグネチックポール３３、３５は対物レンズ３１を通じて集束された光が通過できるように相互離隔して配置されている。従って、前記コイル３７、３９に印加された電流の方向によって形成される水平磁界により光磁気ディスク１'に情報を記録する。
【０００７】
このような構造の光ヘッド３０は対物レンズ３１の下部に水平方向に設けられたマグネチックポール３３、３５にコイル３７、３９を巻取った構造を有するので小型化するのに限界があり、水平磁界による記録により記録密度の効率と近視野記録の性能が低下される問題点がある。
【０００８】
また、コイル３７、３９をマグネチックポール３３、３５に巻き取ることによって組立性及びコスト、収率低下などで量産性に劣るという問題点がある。
【０００９】
図４は図２及び図３に示された光ヘッドの問題点が改善された従来の光ヘッド３０の例を示した図であって、スライダー２５の光磁気ディスクへの対向面には空気より大きな屈折率を有する突出部４６が形成されている。コイル４３は対物レンズ３１により集束された光が通過できるように中空を有し、この中空にスライダー２５の突出部４６が嵌め込まれたままスライダー２５の光磁気ディスクへの対向面に付着されている。この際、前記突出部４６の高さはコイル４３の高さに対応する。
【００１０】
このような構造の光ヘッドは図２及び図３に示された構造に比べて小さく、垂直磁界による記録により記録密度が高い。しかし、スライダー２５に突出部４６の構造を作ってから別に製作したコイル４３を接着すべき為、組立性に劣り、突出部４６の構造を小型化しにくい問題点がある。
【００１１】
また、図２乃至図４に示されたような従来の光ヘッドは光ディスクに光を照射して光ディスクからの反射光を受光するための光学系構造がアクチュエータ２３に搭載されるか、あるいは別に分離されて構成されるために、記録再生装置の全体構造が複雑で体積が大きく、組立工程が複雑な問題点がある。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は前記問題点を勘案して案出されたものであって、面発光レーザー及び光検出器などをスライダーに集積し、その上に薄膜積層技術を応用して記録再生のための光学系を成形し、全体構造を小型化して組立工程を単純化できる近視野記録再生用光ヘッド及びその製造方法を提供することにその目的がある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するための本発明に係る近視野記録再生用光ヘッドは、空気動圧により浮上がったまま記録媒体上で動くスライダーと、半導体物質層の積層方向に光を出射する面発光レーザーと、前記面発光レーザーから照射され、記録媒体から反射されて入射された光を受光する光検出器を含み、前記スライダーの記録媒体に向かう面に形成された光素子モジュールと、前記光素子モジュール上に光透過物質で積層形成され、前記面発光レーザーの光出射領域に対応する位置に入射光を集束させる第１レンズを有する第１レンズ層と、その中心部にホログラムが形成されて前記面発光レーザー側から第１レンズ層を経た入射光は記録媒体に向かわせ、記録媒体から反射されて入射される光は前記光検出器に向かわせる光路制御層とを含み、前記面発光レーザーは、屈折率の相異なる半導体物質が交互に積層形成されて、導電型にドーピングされた第１ブラッグ反射層、前記第１ブラッグ反射層上に形成された活性層、及び前記活性層上に屈折率の相異なる半導体物質が交互に積層形成されて他導電型にドーピングされた第２ブラッグ反射層を含む半導体積層構造を有し、前記第２ブラッグ反射層上のウィンドウを通じて光を出射することを特徴とする。
【００１４】
本発明の特徴によれば、前記光路制御層のホログラムは同心円状にパターンが形成されており、前記光検出器は前記面発光レーザーを取囲むドーナツ状に前記面発光レーザーと一体に形成されている。
【００１５】
本発明の他の特徴によれば、前記光路制御層のホログラムはストライプ状にパターンが形成されており、前記光検出器は前記面発光レーザーの一側に備えられる。
【００１６】
ここで、前記第１レンズ層の第１レンズ曲面は拡散制御蝕刻により形成される。
【００１７】
一方、前記光路制御層の記録媒体に向かう方向に相対的に高屈折率を有する物質よりなり、入射光を集束させる第２レンズを有する第２レンズ層をさらに具備することが望ましい。
【００１８】
また、前記第１レンズ層上に螺旋状に積層形成された少なくとも１つのコイル層と、前記コイル層の中心部への入射光を透過するように光透過物質よりなって前記コイル層を覆って保護し、そのコイル層の隣接部位の間を電気的に絶縁させる絶縁層を具備したコイル部材とをさらに具備し、磁界変調により記録媒体に情報を記録して光学的に情報を再生することが望ましい。
【００１９】
また、前記光路変換層のホログラムは一偏光に対しては相対的に高い透過率を有し、他の偏光に対しては相対的に高い回折効率を有する偏光ホログラムであり、前記光路変換層の記録媒体に向かう方向に透過する光の偏光を変える偏光変換層をさらに具備することが望ましい。
【００２０】
一方、前記目的を達成するための本発明に係る近視野記録再生用光ヘッドの製造方法は、基板を用意する段階と、前記基板上に半導体物質層の積層方向に光を出射する面発光レーザーと、前記面発光レーザーから照射され、記録媒体から反射されて入射された光を受光する光検出器を含む光素子モジュールを形成する段階と、前記光素子モジュール上に光を透過させる物質で積層形成され、前記面発光レーザーの光出射領域に対応する位置に入射光を集束させる第１レンズを有する第１レンズ層を形成する段階と、その中心部にホログラムが形成されて前記面発光レーザー側から第１レンズ層を経た入射光は記録媒体に向かわせ、記録媒体から反射されて入射される光は前記光検出器に向かわせる光路制御層を形成する段階とを含むことを特徴とする。
【００２１】
ここで、第１レンズを有する第１レンズ層を形成する段階は、前記光素子モジュール上に面発光レーザーから出射された光を透過させる物質で第１レンズ層を積層する段階と、前記第１レンズ層上に前記面発光レーザーの光出射領域に対応する位置が開口された蝕刻マスクを形成する段階と、化学蝕刻液に浸けて前記第１レンズ層の前記開口に露出された部分を拡散制御蝕刻して第１レンズの曲面を形成する段階と、前記蝕刻マスクを除去する段階とを含む。
【００２２】
一方、前記レンズ層上に螺旋状に積層形成され、相互電気的に連結された少なくとも１つのコイル層と、入射光を透過させるように光透過物質よりなって前記コイル層を覆って保護し、該コイル層の隣接部位の間を電気的に絶縁させる絶縁層を具備するコイル部材を形成する段階をさらに具備することが望ましい。
【００２３】
また、前記光路制御層に形成されたホログラムは偏光ホログラムであり、前記光路制御層の記録媒体に向かう方向に透過する光の偏光を変える偏光変換層を形成する段階をさらに具備することが望ましい。
【００２４】
また、前記コイル部材上に前記絶縁層の中心部が露出されるように相対的に小さな開口を有する蝕刻マスクを形成する段階と、前記開口に露出された絶縁層部分を蝕刻して第２レンズの曲面を形成する段階と、前記蝕刻マスクを除去する段階と、前記絶縁層上に該絶縁層より相対的に高屈折率を有する物質で第２レンズ層を形成する段階とをさらに具備することが望ましい。
【００２５】
【発明の実施の形態】
図５は本発明の一実施例に係る近視野記録再生用光ヘッドを概略的に示す図である。ここで、図５は光磁気記録媒体を記録再生可能にコイル部材を具備した光ヘッドを例示した図であって、光のみで情報を記録再生する相変化ディスクのような光記録媒体専用光ヘッドの場合には前記コイル部材を排除させればよい。
【００２６】
図面を参照するに、本発明の一実施例に係る光ヘッド５０はスライダー５１と、前記スライダー５１の記録媒体１００の対向面に形成されてレーザー光を記録媒体１００に照射し、記録媒体１００からの反射光を受光するように光素子モジュール６０と、前記光素子モジュール６０上に光を透過させる物質で積層形成され、第１マイクロレンズ５５aを有する第１レンズ層５５と、その中心部にホログラム９１が形成されて入射光の進行経路を変える光路制御層９０と、磁界変調により記録媒体１００に情報を記録するコイル部材８０を含んで構成される。ここで、前記記録媒体１００は光のみで情報を記録再生する相変化ディスクのような光記録媒体と、光及び磁界変調により情報を記録再生する光磁気記録媒体を含む。
【００２７】
前記スライダー５１は、例えばスイングアーム方式の記録再生装置のスイングアーム(図１の２１)に弾力的に連結されたサスペンション(図示せず)に設けられ、記録媒体１００の回転時発生する空気動圧により記録媒体１００に対して所定のエアギャップだけ浮上がった状態で記録媒体１００のトラックをスキャンする。
【００２８】
前記光素子モジュール６０は半導体物質層の積層方向に光を出射する面発光レーザー６１と、この面発光レーザー６１をドーナツ状に取囲む面発光レーザー６１と一体に形成された光検出器７１よりなる。
【００２９】
前記面発光レーザー６１は、第１ブラッグ反射層６３、活性層６５及び第２ブラッグ反射層６７よりなる半導体積層構造を有し、前記スライダー５１と第１ブラッグ反射層６３との間に形成された第１電極６２と、前記第２ブラッグ反射層６７上のウィンドウ６９を除いた領域に形成された第２電極６８を含む構成を有する。
【００３０】
前記第１ブラッグ反射層６３は屈折率の相異なる半導体物質が交互に積層形成され、導電型、例えば、n型にドーピングされている。第２ブラッグ反射層６７は第１ブラッグ反射層６３と同様に屈折率の相異なる半導体物質が交互に積層形成され、第１ブラッグ反射層６３より相対的に少ない積層数を有する。そして、この第２ブラッグ反射層６７は第１ブラッグ反射層６３とは反対型、例えば、p型にドーピングされている。前記活性層６５は前記第１及び第２電極６２、６８を通じて印加された電流により前記第１及び第２ブラッグ反射層６３、６７から提供される電子とホールとの結合で光が発生する領域である。
【００３１】
前述したような面発光レーザー６１は活性層６５で第１及び第２ブラッグ反射層６３、６７の共振条件に合う波長領域の光が誘導放出されて共振され、この誘導放出されたレーザー光は第２ブラッグ反射層６７を透過し、第２電極６８により限定されたウィンドウ６９を通じて半導体物質層の積層方向に出射される。
【００３２】
前記光検出器７１は前記面発光レーザー６１をドーナツ状に取囲み、その少なくとも一部層が前記面発光レーザー６１と所定の間隔に離隔形成された第１半導体物質層７３と、前記第１半導体物質層７３上に順次に形成された第２及び第３半導体物質層７５、７７と、前記第１半導体物質層７３の一部に形成された第１検出電極７２と、前記第３半導体物質層７７上の受光面７９を除いた領域に所定のパターンに形成された第２検出電極７８を含んで構成される。
【００３３】
この際、前記光検出器７１はPIN型構造をなすように、前記第１半導体物質層７３は前記第２半導体物質層７５に隣接した少なくとも一部層が、例えばp型にドーピングされており、前記第３半導体物質層７７は、例えばn型にドーピングされている。前記第２半導体物質層７５は前記受光面７９を通じた入射光を吸収する吸収層である。
【００３４】
図５は前記第１半導体物質層７３が前記面発光レーザー６１と同一な半導体積層構造を有する例を示している。即ち、前記第１半導体物質層７３は面発光レーザー６１のように、第１ブラッグ反射層６３、活性層６５及び第２ブラッグ反射層６７の構造よりなる。そして、光検出器７１と前記面発光レーザー６１との間には前記第１ブラッグ反射層６３の一部の深さまで蝕刻によりトレンチ６４が形成されている。そして、第１半導体物質層７３をなす第２ブラッグ反射層６７の一部領域は露出されており、この露出面に前記第１検出電極７２が形成されている。
【００３５】
前記光検出器７１と面発光レーザー６１は前記トレンチ６４及び第１半導体物質層７３の活性層部分により電流流れ経路が相互区分され、前記第１及び第２電極６２、６８を通じて印加された電流は面発光レーザー６１に流れ、第２半導体物質層７５から光を吸収して発生された電流は第１及び第２検出電極７２、７８を通じて光検出器７１から出力される。
【００３６】
一方、前記第２半導体物質層７５は、例えば前記面発光レーザー６１の活性層６５と略同一な半導体物質及び厚さよりなる。また、前記第３半導体物質層７７は、例えば前記第１ブラッグ反射層６３と略同一な物質構成を有し、前記第１ブラッグ反射層６３より相対的に少ない積層数を有する。
【００３７】
従って、前述したように備えられた光素子モジュール６０の面発光レーザー６１と光検出器７１は面発光レーザー６１をなす半導体積層構造を応用して半導体製造工程を通じて一体に製造されうる。
【００３８】
この際、前記光素子モジュール６０は、スライダー５１上に半導体製造工程を通じて直接積層形成されることが望ましく、別に製作された光素子モジュール６０をスライダー５１上に集積したり、面発光レーザー積層構造を有する母材を前記スライダーに集積した後、蝕刻工程、光検出器の第２及び第３半導体物質層の積層工程及び電極パターン工程を通じて前記光素子モジュール６０を形成することもできる。
【００３９】
一方、図６は前記光検出器７１がエッジ検出方式を用いて光磁気記録媒体１００の情報信号を検出できるようにトラック方向に２分割された構造を有する実施例を示している。この際、前記光検出器７１はエッジ検出方式により光磁気記録媒体１００の情報信号を検出し、トラックキングエラー信号を検出できるようにトラック方向と半径方向とに各々２分割されて２×２の行列配置よりなる４分割構造A、B、C、Dを有することが望ましい。
【００４０】
光磁気記録媒体１００の情報信号は受光領域A、Bの和信号で残り受光領域C、Dの和信号を差動して検出し、トラックキングエラー信号は受光領域A、Dの和信号で残り受光領域B、Cの和信号を差動して検出する。
【００４１】
もちろん、本発明に係る光ヘッド５０が相変化型記録媒体１００専用の場合には、前記光検出器７１はトラック方向に分割された構造を有する必要がない。
【００４２】
ここで、部材番号５３はスライダー５１上に形成された光素子モジュール６０の周辺を包むモールディング層を示す。このモールディング層５３は絶縁物質よりなり、光素子モジュール６０上に第１レンズ層５５及び/またはコイル部材８０の積層形成のための基底層として使われる。
【００４３】
前記第１レンズ層５５は光素子モジュール６０上に面発光レーザー６１から出射される光波長を透過させうる誘電体物質で形成され、面発光レーザー６１の光出射領域に対応する位置に入射光を集束させる第１マイクロレンズ５５aを具備する。前記第１マイクロレンズ５５aは第１レンズ層５５を積層した後、その光出射領域に対応する位置を臭素の拡散を用いた拡散制御蝕刻により膨らんだ曲面に蝕刻することによって形成される。
【００４４】
ここで、前記第１レンズ層５５は前記面発光レーザー６１から出射される光波長が６５０nmや６８０nm波長帯域の場合、InGaPで形成される。
【００４５】
図５において前記第１レンズ層５５が光素子モジュール６０全体をカバーするように形成された例を示したが、前記第１レンズ層５５は図７に示されたように、面発光レーザー６１の第２ブラッグ反射層６７と第２電極６８との間に位置され、第１マイクロレンズ５５aが面発光レーザー６１のウィンドウ６９領域に直接形成されることもできる。
【００４６】
再び図５を参照するに、前記光路制御層９０は誘電体物質よりなり、その中心部に記録媒体１００から反射されて入射される光が１次回折されて前記面発光レーザー６１の周辺にドーナツ状に形成された光検出器７１に向かうように同心円パターンに形成されたホログラム９１を具備する。
【００４７】
前記ホログラム９１は記録媒体１００から反射されて入射された光が回折されて光検出器７１に受光可能な光学的幅を確保できるように、前記光素子モジュール６０及び第１レンズ層５５から所定の間隔に離隔して位置されることが望ましい。従って、本実施例では前記光路制御層９０をコイル部材８０のコイル層８１、８５の間に配置した。
【００４８】
この際、前記ホログラム９１では入射光の偏光状態によって透過効率及び回折効率を変えて記録媒体１００から反射されて入射される光に対して回折効率の高い偏光ホログラム９１を具備することが望ましい。これは面発光レーザー６１から出射される光は略一方向に直線偏光された光なので、記録媒体１００から反射された光がホログラム９１により大きな光量に回折されて光検出器７１に向かわせるためである。
【００４９】
ここで、前記偏光ホログラム９１は一偏光に対しては相対的に高い透過率と低い回折効率を有し、他の偏光に対しては相対的に低い透過率と高い回折効率を有する。
【００５０】
一方、前述したように偏光ホログラム９１を具備する場合、前記光路制御層９０の記録媒体１００に向かう方向には入射光の偏光を変える偏光変換層９５をさらに具備する。この偏光変換層９５は屈折率異方性を有する物質であって、相互直交する直線偏光の光の間にλ/４(λ:面発光レーザー６１から出射される光の波長)だけ位相差を誘発させる厚さに形成されて４分の１波長板として機能する。
【００５１】
従って、前記面発光レーザー６１から出射される光が大部分p偏光されており、前記偏光ホログラム９１がp偏光に対して相対的に高い透過率を有し、s偏光に対して相対的に高い回折効率を有するなら、この面発光レーザー６１側からの入射光は前記偏光ホログラム９１を大部分直進透過する。この直進透過したp偏光の光は前記偏光変換層９５を経ながら１つの円偏光に変わって記録媒体１００に照射される。この光は記録媒体１００から反射されながら他の円偏光に変わり、再び偏光変換層９５を経ながらs偏光の光となる。そして、このs偏光の光は前記偏光ホログラム９１から大部分回折されて面発光レーザー６１の周辺にドーナツ状に配置された光検出器７１に向かうことになる。
【００５２】
従って、前述したように、光路制御手段が偏光ホログラム９１及び偏光変換層９５よりなると、通常のホログラム９１を採用した場合に比べて１次に回折される光の回折効率が高くて光検出効率が高められる。
【００５３】
前記コイル部材８０は、螺旋状に積層形成された少なくとも１つのコイル層８１、８５と、前記コイル層８１、８５を覆って保護し、そのコイル層８１、８５の隣接した部位の間を電気的に絶縁させる絶縁層８３、８７を含んで構成される。前記コイル層８１、８５は複数層が備えられることが望ましく、この複数のコイル層８１、８５は相互電気的に直列連結されている。前記絶縁層８３、８７は光を透過させるようにポリイミドのようなポリマー材質よりなり、前記コイル部材８０の中心部にも塗布される。従って、コイル部材８０の中心部に入射される光を透過させるための別のメサ構造(図４の４６)を作る必要がない。
【００５４】
一方、前記コイル部材８０の記録媒体１００の対向面には絶縁層８７より相対的に屈折率の高い物質よりなり、光透過領域に対応する位置に第２マイクロレンズ５７aを有する第２レンズ層５７をさらに具備することが望ましい。前記第２レンズ層５７は屈折率が高くて耐摩耗性に優れた物質よりなることが望ましい。例えば、前記第２レンズ層５７はSiN、ZnSiO２のように屈折率２.１以上の物質よりなる。
【００５５】
前記第２マイクロレンズ５７aは固体含浸レンズ(Solid Immersion Lens)であって、コイル部材８０の中心部に位置した絶縁層８７の表面を等方性蝕刻して半球形凹面を形成し、その絶縁層８７上にこの絶縁層８７より相対的に高い屈折率を有する物質で第２レンズ層５７を積層形成する。
【００５６】
このように形成された第２マイクロレンズ５７aは面発光レーザー６１から出射されて第１マイクロレンズ５５aにより１次的に集束された光を再集束するので、記録媒体１００に集束される光スポットを非常に小さくできて単一集束レンズを採用した構造に比べて情報記録再生密度を大きく高められる。
【００５７】
一方、前記第２レンズ層５７の表面は研磨により平坦化されたものが望ましく、記録媒体１００の回転によって発生する空気動圧によりスライダー５１をはじめとする本発明に係る光ヘッド５０が浮上げる空気軸受として使われる。代案として、スライダー５１の記録媒体１００の対向面に別の空気軸受板を具備することもできる。
【００５８】
前述したような本発明の一実施例に係る光ヘッド５０は次のように作動する。
【００５９】
即ち、記録媒体１００が回転しながら発生される空気動圧により浮上がって第２レンズ層５７の表面と記録媒体１００との間が所定のエアギャップをなす状態で面発光レーザー６１に電源を印加すれば、面発光レーザー６１からウィンドウ６９を通じて出射された光は第１レンズ層５５に形成された第１マイクロレンズ５５aにより一次的に集束される。この集束光はコイル部材８０の中心部に位置された絶縁層８３、８７、光路制御層９０及び偏光変換層９５を透過し、第２マイクロレンズ５７aにより２次的に集束されて記録媒体１００に集束される。
【００６０】
記録媒体１００からの反射光は前記光路制御層９０の偏光ホログラム９１で回折され、面発光レーザー６１の周辺にドーナツ状に形成された光検出器７１で検出される。
【００６１】
従って、前記記録媒体１００として光磁気記録媒体を採用する場合、記録媒体１００に光を集束して光の照射部分がキュリー温度以上となって磁気的な性質を失うことになるので、前記コイル部材８０のコイル層８１、８５に電源を印加して磁界を形成すれば、光の照射部分の磁気的な性質が変化されて情報が記録される。
【００６２】
そして、情報再生時には光磁気記録媒体から反射され、前記光路制御層９０で回折されて入射された光を光検出器７１で受光して情報再生信号を検出することになる。
【００６３】
一方、本発明に係る光ヘッド５０は前記記録媒体１００として光信号だけで情報を記録再生する相変化ディスクのような光記録媒体を採用することもできる。
【００６４】
前述したような本発明の一実施例に係る図５に示された光ヘッド５０は光素子モジュール６０及び光路制御層９０を含んだ光学系が薄膜積層技術などを応用してスライダー５１上に直接製作されるので、構造が簡単でコンパクト化して、マイクロ記録再生装置に適している。
【００６５】
以下、図８乃至図１３を参照しながら面発光レーザー６１及び光検出器７１が半導体製造工程を通じてスライダー５１上に直接に積層形成される場合を例として、図５に示された光ヘッド５０の製造方法の一実施例を説明する。
【００６６】
まず、図８に示されたように、スライダー５１となる基板５１'を用意する。この基板５１'には後続工程で形成される光素子モジュール６０及び/またはコイル部材８０に電源を印加できるように適切なリードパターンが形成される。
【００６７】
次いで、図９に示されたように、用意された基板５１'上に面発光レーザー６１と、該面発光レーザー６１を取囲むドーナツ状の光検出器７１を含む光素子モジュール６０を半導体積層工程を通じて形成する。
【００６８】
例えば、前記基板５１'上に第１電極６２を形成し、その上に順次に第１ブラッグ反射層６３、活性層６５、第２ブラッグ反射層６７を積層し、面発光レーザー６１の半導体積層構造及び光検出器７１の第１半導体物質層７３構造を形成する。前記第１半導体物質層７３上に前記活性層６５と略同一な半導体物質及び厚さよりなる第２半導体物質層７５を積層形成し、この第２半導体物質層７５上に前記第１ブラッグ反射層６３と略同一な物質構成を有し、相対的に少ない積層数よりなる第３半導体物質層７７を積層形成する。
【００６９】
前記面発光レーザー６１の周辺は第１ブラッグ反射層６３の一部の深さまで蝕刻して面発光レーザー６１部分と光検出器７１部分とを相互絶縁させ、前記光検出器７１部分の第２ブラッグ反射層６７の一部領域が露出されるように該第２ブラッグ反射層６７の少なくとも一部の深さまで蝕刻する。
【００７０】
前記第２ブラッグ反射層６７の露出された部分に第１検出電極７２を形成し、前記面発光レーザー６１部分の第２ブラッグ反射層６７上のウィンドウ６９を除いた領域及び第３半導体物質層７７の受光面７９を除いた領域に各々第２電極６８と第２検出電極７８とを形成すればよい。
【００７１】
前述したように光素子モジュール６０が形成されると、この光素子モジュール６０の周辺を図１０に示されたように絶縁物質でモールディングしてモールディング層５３を形成する。このモールディングしてモールディング層５３は後続の第１レンズ層５５またはコイル部材８０を積層するための基底層である。
【００７２】
次いで、図１１A乃至図１１Dに示されたように、前記光素子モジュール６０上に前記面発光レーザー６１から出射された光波長に対して透過率に優れた物質で面発光レーザー６１の光出射領域に対応する位置に入射光を集束する第１マイクロレンズ５５aを有する第１レンズ層５５を形成する。
【００７３】
即ち、まず、図１１Aに示されたように前記光素子モジュール６０上に第１レンズ層５５を積層し、この積層された第１レンズ層５５上に図１１Bに示されたように、面発光レーザー６１の光出射領域に対応する位置が開口５６aされた蝕刻マスク５６を形成する。それから、図１１Cに示されたように蝕刻マスク５６で覆われた第１レンズ層５５を化学蝕刻液に所定時間浸けて前記開口５６aに露出された第１レンズ層５５部分を拡散制御蝕刻により凸状の第１マイクロレンズ５５aの曲面を形成する。そして、第１マイクロレンズ５５aの曲面蝕刻過程が完了されると、図１１Dに示されたように前記蝕刻マスク５６を除去する。
【００７４】
ここで、前記面発光レーザー６１からの出射光が、例えば、約６５０nmや６８０nmの波長帯域の場合、前記第１レンズ層５５はInGaPを積層して形成される。前記蝕刻マスク５６はSi３N４、SiO２よりなる絶縁膜である。一方、前記化学蝕刻液として臭素成分を含む蝕刻液、即ち、臭素蝕刻液を使用する。この臭素蝕刻液に蝕刻マスク５６が覆われた第１レンズ層５５を浸けると、蝕刻する物質がなくて漂っていた臭素が拡散過程を通じて蝕刻マスク５６の開口５６aまで移動して第１レンズ層５５を蝕刻する。この際、臭素が開口５６aの中心に到達する前に開口５６aの縁部から先に露出された第１レンズ層５５の表面と会って蝕刻を通じて消耗される確率が、開口５６aの中心部まで拡散されて蝕刻により消耗される確率より高いために、開口５６aの縁部が中心部よりさらに深く蝕刻されて膨らんだ第１マイクロレンズ５５aの曲面を形成することになる。
【００７５】
次いで、図１２に示されたように前記第１レンズ層５５上に螺旋状に積層形成された第１及び第２コイル層８１、８５と、前記第１及び第２コイル層８１、８５の中心部に入射される光を透過させるように光透過物質、例えば、ポリイミドのようなポリマーよりなり、前記第１及び第２コイル層８１、８５を覆って保護し、該コイル層８１、８５の隣接した部位の間を電気的に絶縁させる絶縁層８３、８７を具備するコイル部材８０と、前記第１及び第２コイル層８１、８５の間に光透過領域のコイル部材８０の中心部に対応する部分にホログラム９１を有する光路制御層９０を形成する。
【００７６】
光路制御層９０を第１及び第２コイル層８１、８５の間に配置する場合には、絶縁層８３で包まれた第１コイル層８１を形成した後、光路制御層９０を形成し、この光路制御層９０上に再び絶縁層８７で包まれた第２コイル層８５を形成する。
【００７７】
ここで、光路制御層９０のホログラム９１が偏光ホログラムの場合、前記光路制御層９０と第２コイル層８５との間に４分の１波長板の機能を有する偏光変換層９５をさらに積層形成する。
【００７８】
以後、図１３A乃至図１３Cにコイル部材８０の記録媒体１００の対向面に第２マイクロレンズ５７a、即ち、固体含浸レンズを有する第２レンズ層５７を形成する。
【００７９】
即ち、まず、図１３Aに示されたように、前記コイル部材８０の記録媒体１００の対向面にそのコイル部材８０の中心部に位置された絶縁層８７が露出されるように等方性蝕刻できるように十分に小さな開口５８aを有する蝕刻マスク５８を形成する。この際、前記蝕刻マスク５８は、例えば、Crのような金属で形成される。
【００８０】
それから、図１３Bに示されたように、蝕刻液、例えばポリマー蝕刻液で前記開口５８aに露出された絶縁層８７部分を蝕刻して第２マイクロレンズ５７aの曲面を形成する。この際、前記開口５８aが小さくて開口５８aに露出された絶縁層８７部分は等方性蝕刻されるために、第２マイクロレンズ５７aの曲面は半球形である。
【００８１】
次いで、図１３Cに示されたように蝕刻マスク５８を除去し、前記絶縁層８７より屈折率が高く、耐摩耗性に優れたSiNまたはZnSiO２のような誘電体物質をコーティングして第２レンズ層５７を積層すれば、絶縁層８７が半球形に蝕刻された領域に第２マイクロレンズ５７a、即ち固体含浸レンズが形成される。
【００８２】
このように第２レンズ層５７を形成した後、前記第２レンズ層５７の表面を研磨過程を通じて平坦化し、前記基板５１'をスライダー５１単位に切断すれば、図５に示されたような光ヘッド５０の製造が完了する。
【００８３】
図１４は本発明の他の実施例に係る近視野記録再生用光ヘッド５０を概略的に示す図であって、図５と同一な部材番号は実質的に同一な部材を示す。本実施例は、光素子モジュール１６０の光検出器１７１が面発光レーザー６１の一側に配置され、記録媒体１００から反射された光を回折させて光検出器１７１に向かうように光路制御層１９０の中心部にストライプ状のホログラム１９１パターンが形成された点にその特徴がある。ここで、前記光検出器１７１は通常の半導体積層構造または図５に基づいて説明した本発明の一実施例のような半導体積層構造を有することができる。
【００８４】
この際、光素子モジュール１６０をなす面発光レーザー６１及び光検出器１７１はスライダー５１上に半導体製造工程を通じて直接積層形成されるか、あるいは別に製作されてからスライダー５１上に集積されることもできる。
【００８５】
その他、第１レンズ層５５、コイル部材８０、光路制御層１９０、偏光変換層９５及び第２レンズ層５７などの構成及び製造工程については本発明の一実施例の説明と同様なのでその詳細な説明は省略する。
【００８６】
前述したような本発明に係る近視野記録再生用光ヘッドは、スライダー上に面発光レーザー及び光検出器を形成し、その上にレンズ層と光路制御層及び/またはコイル部材を薄膜積層技術を応用して直接成形した構造を有する。
【００８７】
【発明の効果】
前述したように、本発明に係る近視野記録再生用光ヘッドは、記録再生のための光学系がスライダーに一体化されているので、光ヘッドが小さいだけでなく、従来のスライダーと別設された大きな光学系が除去され、光ヘッドの動的特性が改善され、シークタイム(seek time)が短縮できてマイクロ記録再生装置に適している。
【００８８】
また、コイル部材を採用する場合にも、コイル部材が薄膜積層技術によりスライダーに積層形成されるので、コイル部材の接着工程が省けて従来のような別のメサ構造が不要である。
【００８９】
また、前述したような本発明による光ヘッドは複数個を単一基板上に薄膜積層技術を用いて大量製造されるので量産ができ、組立工程が単純化されてコストダウンができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】一般のスイングアーム方式の記録再生装置を概略的に示す平面図である。
【図２】従来の光ヘッドの一例を示す図である。
【図３】図２のIII−III線の底面図である。
【図４】従来の光ヘッドの他の例を概略的に示す図である。
【図５】本発明の一実施例に係る近視野記録再生用光ヘッドを概略的に示す図である。
【図６】図５の光検出器部分を抜粋して示す斜視図である。
【図７】本発明の近視野記録再生用光ヘッドの第１レンズ層が面発光レーザー上に直接形成された実施例を示す図である。
【図８】図５に示された本発明に係る近視野記録再生用光ヘッドの製造方法の望ましい実施例を示す図面である。
【図９】図５に示された本発明に係る近視野記録再生用光ヘッドの製造方法の望ましい実施例を示す図である。
【図１０】図５に示された本発明に係る近視野記録再生用光ヘッドの製造方法の望ましい実施例を示す図である。
【図１１Ａ】第１レンズを有する第１レンズ層を形成する段階を示す図である。
【図１１Ｂ】第１レンズを有する第１レンズ層を形成する段階を示す図である。
【図１１Ｃ】第１レンズを有する第１レンズ層を形成する段階を示す図である。
【図１１Ｄ】第１レンズを有する第１レンズ層を形成する段階を示す図である。
【図１２】図５に示された本発明に係る近視野記録再生用光ヘッドの製造方法の望ましい実施例を示す図である。
【図１３Ａ】第２レンズを有する第２レンズ層を形成する段階を示す図である。
【図１３Ｂ】第２レンズを有する第２レンズ層を形成する段階を示す図である。
【図１３Ｃ】第２レンズを有する第２レンズ層を形成する段階を示す図である。
【図１４】本発明の他の実施例に係る近視野記録再生用光ヘッドを概略的に示す図である。
【符号の説明】
５０    光ヘッド
５１    スライダー
５１’  基板
５３    モールディング
５５    第１レンズ層
５５ａ  第１マイクロレンズ
５６、５８  蝕刻マスク
５６ａ、５８ａ  開口
５７    第２レンズ層
５７ａ  第２マイクロレンズ
６０、１６０  光素子モジュール
６１    面発光レーザー
６２    第１電極
６３    第１ブラッグ反射層
６４    トレンチ
６５    活性層
６７    第２ブラッグ反射層
６８    第２電極
６９    ウィンドウ
７１、１７１  光検出器
７２    第１検出電極
７３    第１半導体物質層
７５    第２半導体物質層
７７    第３半導体物質層
７８    第２検出電極
７９    受光面
８０    コイル部材
８１    第１コイル層
８３、８７  絶縁層
８５    第２コイル層
９０、１９０  光路制御層
９１、１９１  ホログラム
９５    偏向変換層
１００  記録媒体
【図１】
0003871111.tif 000002
【図２】
0003871111.tif 000003
【図３】
0003871111.tif 000004
【図４】
0003871111.tif 000005
【図５】
0003871111.tif 000006
【図６】
0003871111.tif 000007
【図７】
0003871111.tif 000008
【図８】
0003871111.tif 000009
【図９】
0003871111.tif 000010
【図１０】
0003871111.tif 000011
【図１１Ａ】
0003871111.tif 000012
【図１１Ｂ】
0003871111.tif 000013
【図１１Ｃ】
0003871111.tif 000014
【図１１Ｄ】
0003871111.tif 000015
【図１２】
0003871111.tif 000016
【図１３Ａ】
0003871111.tif 000017
【図１３Ｂ】
0003871111.tif 000018
【図１３Ｃ】
0003871111.tif 000019
【図１４】
0003871111.tif 000020