JP2005216405A - Manufacturing method of near-field optical head - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、近視野光ヘッドの製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a near-field optical head.
光を用いた情報記録再生装置は、大容量化・小型化の方向へと進化しており、それに伴い記録容量の高密度化が要求されている。その対策として、例えば青紫色半導体レーザを用いた装置の開発がおこなわれているが、これらの技術では光の回折限界の問題により、現在の記録密度に対して数倍程度の向上しか望めない。これに対し、光の回折限界を超えた微小領域の光学情報を扱う技術として、近視野光を利用した情報記録再生方法が期待されている。 Information recording / reproducing apparatuses using light have evolved toward a larger capacity and a smaller size, and accordingly, a higher recording capacity is required. As a countermeasure, for example, a device using a blue-violet semiconductor laser has been developed. However, these techniques can only improve the current recording density by several times due to the problem of the diffraction limit of light. On the other hand, an information recording / reproducing method using near-field light is expected as a technique for handling optical information in a minute region exceeding the diffraction limit of light.
この技術は、近視野光ヘッドに形成した近視野光発生素子である光の波長以下サイズの光学的微小開口や微小突起の近傍に発生する近視野光を利用する。光学情報の再生方法としては、微小開口や微小突起より生成される近視野光を記録媒体表面に照射し、情報が記録された微小な凹凸や屈折率等の光学定数が変化した記録媒体表面との相互作用により変換される散乱光を、別途設けた受光素子で検出する方法(イルミネーションモード)が可能である。また、記録媒体に局在する近視野光を利用することもできる。光学情報の再生方法としては、記録媒体表面に光を照射することにより、記録媒体上の微小マークに局在する近視野光を微小開口や微小突起との相互作用により散乱光に変換する方法(コレクションモード)が可能である。これにより、従来の光学系において限界とされていた光の波長以下となる領域での光学情報を扱うことが可能となる。また光学情報の記録は、微小開口より生成される近視野光を記録媒体表面に照射させ、メディア上の微小な領域の形状を変化させたり(ヒートモード記録)、微小な領域の屈折率あるいは透過率を変化させる(フォトンモード記録)ことにより行う。これらの、光の回折限界を超えた光学的微小開口や微小突起を有する近視野光ヘッドを用いることにより、従来の情報記録再生装置を超える高密度化が達成される。 This technique uses near-field light generated in the vicinity of an optical minute aperture or minute projection having a size equal to or smaller than the wavelength of light, which is a near-field light generating element formed in a near-field light head. As a method for reproducing optical information, the recording medium surface is irradiated with near-field light generated from a microscopic aperture or a microprotrusion, and the recording medium surface on which the optical constants such as microscopic unevenness and refractive index on which information is recorded is changed. A method (illumination mode) in which scattered light converted by the above interaction is detected by a separately provided light receiving element is possible. Also, near-field light localized on the recording medium can be used. As a method of reproducing optical information, a method of converting near-field light localized on a minute mark on a recording medium into scattered light by interacting with a minute aperture or minute protrusion by irradiating the surface of the recording medium with light ( (Collection mode) is possible. This makes it possible to handle optical information in a region that is less than or equal to the wavelength of light, which is a limit in conventional optical systems. Optical information is recorded by irradiating the surface of the recording medium with near-field light generated from a minute aperture, changing the shape of a minute area on the medium (heat mode recording), or refraction or transmission of the minute area. This is done by changing the rate (photon mode recording). By using these near-field optical heads having optical apertures and projections exceeding the diffraction limit of light, a higher density than that of a conventional information recording / reproducing apparatus is achieved.
一般に近視野光を利用した記録再生装置の構成は、磁気ディスク装置とほぼ同様であり、磁気ヘッドに代わり、近視野光ヘッドを用いる点が異なる。サスペンションアームの先端に取り付けた光学的微小開口や微小突起をもつ近視野光ヘッドを、エアベアリングを用いたフライングヘッド技術により一定の高さに浮上させ、ディスク上に存在する任意のデータマークへアクセスする。高速に回転するディスクに近視野光ヘッドを追従させるため、ディスクのうねりに対応して姿勢を安定させるフレクシャー機能をもたせている(例えば、特許文献1参照。)。 In general, the configuration of a recording / reproducing apparatus using near-field light is almost the same as that of a magnetic disk device, except that a near-field light head is used instead of a magnetic head. A near-field optical head with optical micro-apertures and micro-protrusions attached to the tip of the suspension arm is levitated to a certain height using the flying head technology using air bearings, and an arbitrary data mark on the disk is accessed. To do. In order to make the near-field optical head follow the disk that rotates at high speed, it has a flexure function that stabilizes the posture in response to the waviness of the disk (see, for example, Patent Document 1).
このような構成の近視野光ヘッドにおいて、光ファイバもしくは光導波路をヘッド側面に接続し、メディア面に水平な方向に伝搬している光ファイバもしくは光導波路からの光を反射させて伝搬方向を開口方向に向ける光反射面をもちいて、微小なビームスポットを光学的微小開口に入射させる手法が考案された。(特許文献2参照。)これにより、近視野光を用いた記録再生装置を小型化・薄型化することが可能となった。 In such a near-field optical head, an optical fiber or an optical waveguide is connected to the side of the head, and the propagation direction is opened by reflecting the light from the optical fiber or optical waveguide propagating in the horizontal direction to the media surface. A method has been devised in which a minute beam spot is incident on an optical minute aperture using a light reflecting surface directed in the direction. (Refer to Patent Document 2.) This makes it possible to reduce the size and thickness of a recording / reproducing apparatus using near-field light.
このような近視野光ヘッドの、従来の作製方法を図6に示す。まず図6(a)に示すように、ガラス基板1001を用意する。次に図6(b)に示すように、ガラス基板1001の上面にレンズ1002を形成する。レンズ1002を回折型フレネルレンズやフレネルゾーンプレートとすることで、フォトリソグラフィーとドライエッチングの組み合わせにて形成することができる。次に図6(c)に示すように、ガラス基板1001の下面に突起1003とABS(エアベアリングサーフェス)1004を形成する。突起1003とABS1004の形成には、フォトリソグラフィーと等方的エッチングのできるウェットエッチングの組み合わせを用いる。次に図6(d)に示すように、突起1003上に遮光膜1005を形成し、遮光膜1005の頂点に光学的微小開口1006を形成する。光学的微小開口1006の形成には、集束イオンビーム(FIB)の照射により遮光膜1005の一部を除去することで、突起1003の頂点を微小に露出させる方法を用いる。また、突起1003頂点上の遮光膜1005に硬い平板を押しつけることによって遮光膜1005を塑性変形させて突起1003の頂点を微小に露出させる方法を用いることもできる。次に図6(e)に示すように、シリコン基板1007を用意する。次に図6(f)に示すように、フォトリソグラフィーと結晶異方性エッチングの組み合わせにより、光反射面1008とV溝1009を形成する。次に図6(g)に示すように、光反射面1008上に金属膜1010を形成する。最後に図6(h)に示すように、V溝1009に沿って光ファイバ1011を接着し、次に加工済みのガラス基板1001とシリコン基板1007を貼り合わせて近視野光ヘッドを完成させる。
A conventional manufacturing method of such a near-field optical head is shown in FIG. First, as shown in FIG. 6A, a
また、光反射面を曲面とすることでレンズを廃すことができる。(特許文献2参照。)まずシリコン基板を結晶異方性エッチングすることで、4つの斜平面から構成される逆ピラミッド形状の窪みを形成する。4つの斜平面を含むシリコン基板上に、光導波路となる材料を十分厚く積層することで、4つの斜平面上に積層された光導波路の表面に、4つの曲面が形成される。さらに、フォトリソグラフィーによって、少なくとも1つの前記曲面を残すように加工をおこなう。残った曲面上に金属膜を成膜して光反射面とする。光導波路を通る光はこの光反射面に当たりシリコン基板下方に設けられた光学的微小開口に集光されつつ導かれる。
しかしながら、従来手法による近視野光ヘッドの構成は、半導体製造プロセスを応用して作製できるため量産性を考慮していると言えるが、ステップ数が多く、かつ各素子、特に光反射面の形状制御が難しいため、十分な性能を有する近視野光ヘッドを大量生産するには、必ずしも優れた方法とは言えなかった。 However, it can be said that the structure of the near-field optical head according to the conventional method considers mass productivity because it can be manufactured by applying the semiconductor manufacturing process. Therefore, it is not always an excellent method for mass-producing near-field optical heads with sufficient performance.
また、従来手法では得られる形状の自由度が低いため、近視野光ヘッドを高性能化するのが困難であった。 Further, since the degree of freedom of the shape obtained by the conventional method is low, it is difficult to improve the performance of the near-field optical head.
そこで本発明は、形状自由度を得られ、かつ従来よりも量産性・低コスト性に優れた近視野光ヘッドの製造方法を提供することを課題としている。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a method for manufacturing a near-field optical head that can obtain a degree of freedom in shape and is superior in mass productivity and low cost.
上記課題を解決するために、本願発明の近視野光ヘッドの製造方法は、基板と、基板の下面に形成された錐体もしくは錐台を含む近視野光発生素子と、近視野光発生素子とほぼ同一平面をなすエアベアリングサーフェスとを備えた近視野光ヘッドを製造する製造方法として、近視野光ヘッドの概形を型転写加工により形成する概形形成工程と、概形形成工程により形成された錐体もしくは錐台の概形の頂面とエアベアリングサーフェスの概形の頂面とを研磨する研磨工程と、錐体もしくは錐台の概形とエアベアリングサーフェスの概形をエッチングする整形工程とを含み、近視野光発生素子とエアベアリングとを形成することを特徴とする。 In order to solve the above problems, a method of manufacturing a near-field optical head of the present invention includes a substrate, a near-field light generating element including a cone or a frustum formed on the lower surface of the substrate, and a near-field light generating element. As a manufacturing method for manufacturing a near-field optical head having an air bearing surface that is substantially coplanar, it is formed by a rough shape forming process in which a rough shape of the near field optical head is formed by mold transfer processing, and a rough shape forming process. A polishing process for polishing the top surface of the rough shape of the pyramid or frustum and the rough shape of the air bearing surface, and a shaping process for etching the rough shape of the pyramid or frustum and the air bearing surface And forming a near-field light generating element and an air bearing.
研磨工程は、錐体もしくは錐台の概形の頂面とエアベアリングサーフェスの概形の頂面を同時に研磨行うこととしても良い。これにより近視野光発生素子とほぼ同一平面をなすエアベアリングサーフェスが可能となる。
また、近視野光ヘッドが光学部品を有する場合、概形形成工程によって光学部品を基板の上面に同時に形成しても良い。
The polishing step may be performed by simultaneously polishing the approximate top surface of the cone or frustum and the approximate top surface of the air bearing surface. This enables an air bearing surface that is substantially flush with the near-field light generating element.
When the near-field optical head has an optical component, the optical component may be simultaneously formed on the upper surface of the substrate by a rough shape forming process.
そして概形形成工程の後、光学部品の形状を維持するための保護膜を基板の上面に形成する保護膜形成工程を含めても良い。
また本願発明の近視野光ヘッドの製造方法では、光学部品の形状を有するレジストパターンを基板上に形成し、レジストパターンをエッチングしつつ基板エッチングすることで、基板の上面に光学部品の形状を転写する工程を含むことを特徴とする。このレジストパターンは、グレースケールマスクを用いて形成しても良いし、電子線露光装置を用いて形成しても良い。
Then, after the rough shape forming step, a protective film forming step of forming a protective film for maintaining the shape of the optical component on the upper surface of the substrate may be included.
In the near-field optical head manufacturing method of the present invention, a resist pattern having the shape of an optical component is formed on the substrate, and the substrate is etched while etching the resist pattern, thereby transferring the shape of the optical component to the upper surface of the substrate. Including the step of: This resist pattern may be formed using a gray scale mask or may be formed using an electron beam exposure apparatus.
さらに本願発明の近視野光ヘッドの製造方法は、基板を光学部品が形成された上部基板と近視野光発生素子とエアベアリングサーフェスが形成された下部基板とに分けて、近視野光発生素子とエアベアリングサーフェスを下部基板に形成し、光学部品を上部基板に形成し、上部基板と下部基板を貼り合わせる工程を含めても良い。 Further, in the method of manufacturing the near-field optical head of the present invention, the substrate is divided into an upper substrate on which optical components are formed, a near-field light generating element, and a lower substrate on which an air bearing surface is formed. A step of forming the air bearing surface on the lower substrate, forming the optical component on the upper substrate, and bonding the upper substrate and the lower substrate may be included.
本発明によれば、近視野光ヘッドのほとんどの構造を型転写加工で形成することができる。また、研磨により近視野光発生素子とエアベアリングサーフェスをほぼ同一平面上に形成することができる。また、近視野光発生素子に含まれる錐体もしくは錐台の形成をエッチングにておこなうことができる。これらから、従来の性能を維持したまま、近視野光ヘッドを低コストに大量生産することができる。 According to the present invention, most structures of the near-field optical head can be formed by mold transfer processing. Further, the near-field light generating element and the air bearing surface can be formed on substantially the same plane by polishing. Further, the cone or frustum included in the near-field light generating element can be formed by etching. Accordingly, the near-field optical head can be mass-produced at low cost while maintaining the conventional performance.
また、本発明によれば、光反射面を有する突起を型転写加工で形成することができるため、形状精度の良い金型を用いることで、性能のそろった近視野光ヘッドを大量生産することができる。 Further, according to the present invention, since the projection having the light reflecting surface can be formed by mold transfer processing, a near-field optical head with uniform performance can be mass-produced by using a mold having good shape accuracy. Can do.
また、本発明によれば、レンズを型転写加工で形成することができるため、高性能な近視野光ヘッドを容易に製造することができる。 Further, according to the present invention, since the lens can be formed by mold transfer processing, a high performance near-field optical head can be easily manufactured.
また、本発明によれば、金型の形状を自由に形成することで、錐体もしくは錐台の形状、光反射面を有する突起の形状、レンズの形状を自由に形成することができる。これにより、高性能な近視野光ヘッドを容易に製造することができる。 Further, according to the present invention, the shape of the die, the shape of the frustum, the shape of the projection having the light reflecting surface, and the shape of the lens can be freely formed by forming the shape of the mold freely. Thereby, a high performance near-field optical head can be easily manufactured.
また、本発明によれば、材料にモールドレンズ用光学ガラスといった比較的安価な材料を用いることができるため、近視野光ヘッドを低コストに生産することができる。 Further, according to the present invention, since a relatively inexpensive material such as an optical glass for a molded lens can be used as the material, a near-field optical head can be produced at a low cost.
また、本発明によれば、近視野光ヘッドのほとんどの構造を、少ない回数のフォトリソグラフィー工程とエッチング工程で形成することができるため、従来の性能を維持したまま、性能の揃った近視野光ヘッドを低コストに大量生産することができる。 In addition, according to the present invention, almost all structures of the near-field optical head can be formed by a small number of photolithography processes and etching processes, so that the near-field light having the same performance can be maintained while maintaining the conventional performance. The head can be mass-produced at a low cost.
また、本発明によれば、グレーマスク技術やEB描画技術を用いることで、錐体もしくは錐台の形状、光反射面を有する突起の形状、レンズの形状を自由に形成することができる。これにより、高性能な近視野光ヘッドを容易に製造することができる。 Further, according to the present invention, the shape of a cone or a frustum, the shape of a projection having a light reflecting surface, and the shape of a lens can be freely formed by using a gray mask technology or an EB drawing technology. Thereby, a high performance near-field optical head can be easily manufactured.
また、本発明によれば、石英ガラスといった比較的加工しにくい材料を用いることができる。 Further, according to the present invention, a material that is relatively difficult to process, such as quartz glass, can be used.
また、本発明によれば、複数個の近視野光ヘッドを同時に形成することができるため、さらに低コストに大量生産することができる。 In addition, according to the present invention, since a plurality of near-field optical heads can be formed at the same time, it can be mass-produced at a lower cost.
以下に、この発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。
(実施の形態1)
図1は本発明の実施の形態1にかかわる近視野光ヘッドの構成を示す三面図である。
The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings.
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a trihedral view showing the configuration of a near-field optical head according to Embodiment 1 of the present invention.
光学的に透明な基板101は突起103をその下面に有する。突起103は遮光膜104に覆われ、突起103の先端には光学的微小開口102が形成されている。さらに基板101の下面には、ABS(エアベアリングサーフェス)105が形成されており、ABS105は光学的微小開口102とほぼ同一平面を構成する。基板101の上面には概四半球状の凹面ミラー106が形成されている。ただし、凹面ミラー106のミラー面107は非球面形状を有し、他の面は基板101と概垂直な平面108と、基板101と接する面からなる。ミラー面107上に反射膜を形成しても良い。基板101の上面には、さらに、V溝109が形成されている。V溝109には光ファイバ110が固定され、光ファイバ110と基板101は平行に配置されている。V溝109に固定された光ファイバ110の端面から出射した光は、平面108を介してミラー面107に入射する。ミラー面107に入射した光は、集光されつつ基板101の内部方向に向きを変えて、突起103を介して光学的微小開口102に導かれる。
The optically
図2は本発明の実施の形態1にかかわる近視野光ヘッドの製造方法を示す断面図である。 FIG. 2 is a cross-sectional view showing a method of manufacturing a near-field optical head according to Embodiment 1 of the present invention.
まず図2(a)に示すように、凹面ミラー106やV溝109、突起103の原型となる錐台201、ABS105の原型となる凸部202などを有する基板101を、所定の金型を用いて型転写加工(例えば、プレス加工)にて形成する。基板101の材料にはモールドレンズ用光学ガラスを用いることができる。その後、型転写加工にて形成された基板101の下面を研磨し、錐台201と凸部202の頂面がほぼ同一平面をなすようにする。基板101の下面の研磨には化学的機械研磨(CMP)を用いると良い。
First, as shown in FIG. 2A, a
次に、図2(b)に示すように、基板101の上面に、凹面ミラー106、V溝109を覆うように、保護膜203を形成する。その後、基板101のエッチングをおこなう。前記エッチングには、等方性エッチングを生じさせるエッチャントを用いる。例えば、フッ化水素酸水溶液が挙げられる。基板101の下面に形成された錐台201、凸部202は等方的にエッチングされ、錐台201は先鋭化される。錐台201は十分にエッチングされて突起103となり、同時に凸部202はABS105となる。突起103の頂点はABS105とほぼ同一平面をなす。保護膜203は上記エッチャントに侵されないから、凹面ミラー106、V溝109は保護膜203に保護されて、上記エッチャントに侵されない。
Next, as shown in FIG. 2B, a
次に、図2(c)に示すように、保護膜203を除去し、突起103上に遮光膜104を形成する。遮光膜104にはAlやAuなどの金属膜を用いることができ、スパッタリング、真空蒸着もしくはイオンプレーティングなどの手法で膜を形成し、フォトリソグラフィー技術を用いて、遮光膜104を形成することができる。遮光膜104の厚みは、数nmから数100nm程度である。その後、光学的微小開口102を形成する。光学的微小開口102の形成には、集束イオンビーム(FIB)の照射により遮光膜104の一部を除去することで、突起103の頂点を微小に露出させる方法を用いると良い。また、突起103頂点上の遮光膜104に硬い平板を押しつけることによって遮光膜104を塑性変形させて突起103の頂点を微小に露出させる方法を用いることもできる。
Next, as shown in FIG. 2C, the
次に、図2(d)に示すように、V溝109上に光ファイバ110を固定して完成である。
Next, as shown in FIG. 2D, the
本実施の形態では、ほとんどの構造を型転写加工で形成することができ、かつ突起103の形成をエッチングにておこなうことができるため、従来の性能を維持したまま、低コストに大量生産することができる。
In this embodiment, most structures can be formed by mold transfer processing, and the
また、本近視野光ヘッドでは光ファイバ110から出射した光を精度良く光学的微小開口102に導く必要があるが、形状精度の良い金型を用いることで、形状精度の安定した近視野光ヘッドを大量生産することができる。
Further, in this near-field optical head, it is necessary to guide the light emitted from the
また、型転写加工でもちいる金型の形状を自由に形成できることから、錐台201の形状ひいては突起103の形状、および凹面ミラー106の曲面形状を自由に形成することができる。これにより、集光性能の優れた突起103、凹面ミラー106を得ることができる。
In addition, since the shape of the mold used in the mold transfer process can be freely formed, the shape of the
また、錐台201と凸部202の頂面がほぼ同一平面になるように研磨することから、突起103の先端に位置する光学的微小開口102とABS105が、ほぼ同一平面上に存在することができる。
In addition, since polishing is performed so that the top surfaces of the
また、近視野光ヘッドの材料に、モールドレンズ用光学ガラスといった比較的安価な材料を用いることができるため、低コストに生産することができる。 Further, since a relatively inexpensive material such as a molded lens optical glass can be used as the material of the near-field optical head, it can be produced at low cost.
以上説明した実施の形態では、加工対象の近視野光ヘッドは一つであったが、複数個を同時に形成することもできる。例えば、基板101が複数個接続したものを型転写加工し、エッチングによる突起103の形成、遮光膜104、光学的微小開口102の形成をおこなった後、基板101をそれぞれダイシングにより切り分けることが考えられる。この手法により、さらに低コストに大量生産することができる。
(実施の形態2)
図3は本発明の実施の形態2にかかわる近視野光ヘッドの製造方法を示す断面図である。
In the embodiment described above, there is one near-field optical head to be processed, but a plurality of near-field optical heads can be formed simultaneously. For example, it is conceivable that a plurality of
(Embodiment 2)
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a method for manufacturing a near-field optical head according to Embodiment 2 of the present invention.
ここで製造する近視野光ヘッドは、実施の形態1に示した近視野光ヘッドとほぼ同一な構造を有する。 The near-field optical head manufactured here has substantially the same structure as the near-field optical head shown in the first embodiment.
まず図3(a)に示すように、基板301の上面にレジスト302を塗布する。基板には、例えば石英ガラスといった光学的に透明な材料を用いる。レジストの塗布は、スピンコート法やスプレーコート法などを用いると良い。
First, as shown in FIG. 3A, a resist 302 is applied to the upper surface of the
次に図3(b)に示すように、レジスト302に光を照射し、現像する。一般的なフォトリソグラフィーでは、白黒2値のフォトマスクを用いてパターンをレジストに転写するが、ここではグレースケールのフォトマスクを用いる。そのため、パターンが転写されたレジスト302の側面は、斜面や曲面を含むことができる。グレーマスクの代わりに、電子線レジストと電子線描画装置を用いても同様なことを行うことができる。電子線描画装置は、電子線のスポットを走査することで電子線レジストにパターンを描画しているが、ここで、電子線のスポットの強度を走査中に段階的に変化させれば良い。これらの技術によりレジスト302は、曲面および斜面を有した、凹面ミラー108およびV溝109などの光学部品に対応した形状に形成される。
Next, as shown in FIG. 3B, the resist 302 is irradiated with light and developed. In general photolithography, a pattern is transferred to a resist using a black-and-white binary photomask. Here, a grayscale photomask is used. Therefore, the side surface of the resist 302 to which the pattern is transferred can include a slope or a curved surface. The same can be done by using an electron beam resist and an electron beam drawing apparatus instead of the gray mask. The electron beam drawing apparatus draws a pattern on the electron beam resist by scanning the electron beam spot. Here, the intensity of the electron beam spot may be changed stepwise during the scanning. By these techniques, the resist 302 is formed in a shape corresponding to an optical component such as the
次に図3(c)に示すように、基板301の上面をエッチングする。このエッチングによりレジスト302の形状が転写されて、基板301の上面に凹面ミラー106、V溝109が形成される。エッチングには反応性イオンエッチング(RIE)を用いると良い。ここで重要なのは基板301とレジスト302のエッチングレートの比(選択比)である。選択比が1:1であれば、基板301とレジスト302は同じ量だけエッチングされるから、レジスト302が全てエッチングされて消滅した時点で、レジスト302の3次元形状とほぼ同一な形状が、基板301の上面にエッチングにより形成される。レジスト302のエッチングレートが基板301のエッチングレートよりも大きければ、レジスト302より基板301のほうが少なくエッチングされるから、レジスト302が全てエッチングされて消滅した時点で、レジスト302の3次元形状を上下方向に圧縮した形状が、つまりアスペクト比を小さくした形状が、基板301の上面にエッチングにより形成される。同様に、レジスト302のエッチングレートが基板301のエッチングレートよりも小さければ、レジスト302より基板301のほうが多くエッチングされるから、レジスト302が全てエッチングされて消滅した時点で、レジスト302の3次元形状を上下方向に引き伸ばした形状が、つまりアスペクト比を大きくした形状が、基板301の上面にエッチングにより形成される。また、エッチングガスを選ぶことで、選択比を制御することができる。例えば、基板301に石英ガラスを用いた場合、CHF3ガスとArガスの混合にて、選択比をほぼ1:1とすることができる。
Next, as shown in FIG. 3C, the upper surface of the
次に図3(d)に示すように、基板301の下面をエッチングして、突起103、ABS105を形成する。突起103、ABS105は、基板301の上面の形状に位置合わせすることで所定の位置に形成する。この位置合わせに両面アライメント露光装置を用いると良い。このエッチングでは、一般的なフォトリソグラフィーの手法を用いてレジストをパターニングし、エッチングしても良いし、図3(a)から(c)に示したグレーマスクやEB描画装置による手法を用いても良い。基板301に石英ガラスを用いた場合には、前者のエッチングにはフッ化水素酸を用いると良い。
Next, as shown in FIG. 3D, the lower surface of the
次に、図3(e)に示すように、実施の形態1と同様な手法にて、突起103上に遮光膜104を形成し、光学的微小開口102を形成する。その後、V溝109上に光ファイバ110を固定して完成である。
Next, as shown in FIG. 3E, a
本実施の形態では、ほとんどの構造を、少ない回数のフォトリソグラフィー工程とエッチング工程で形成することができるため、従来の性能を維持したまま、低コストに大量生産することができる。 In this embodiment mode, most structures can be formed by a small number of photolithography steps and etching steps, so that mass production can be performed at low cost while maintaining the conventional performance.
また、本近視野光ヘッドでは光ファイバ110から出射した光を精度良く光学的微小開口102に導く必要があるが、両面アライメント露光装置を用いることで、精度の安定した近視野光ヘッドを大量生産することができる。
In addition, in the near-field optical head, it is necessary to accurately guide the light emitted from the
また、グレーマスク技術やEB描画技術を用いることで、突起103の形状、および凹面ミラー106の曲面形状を自由に形成することができる。これにより、集光性能の優れた突起103、凹面ミラー106を得ることができる。
Further, by using the gray mask technique or the EB drawing technique, the shape of the
また、実施の形態1に示した方法では加工困難な石英ガラスといった材料を用いることができる。 Further, a material such as quartz glass which is difficult to process by the method described in Embodiment Mode 1 can be used.
以上説明した実施の形態では、ほとんどの工程にフォトリソグラフィーを用いているため、複数の近視野光ヘッドを同時に形成することも容易にできる。例えば、基板301が複数個接続したものを1枚の基板上に形成し、その後、基板301をそれぞれダイシングにより切り分けることが考えられる。この手法により、さらに低コストに大量生産することができる。
(実施の形態3)
図4は本発明の実施の形態3にかかわる近視野光ヘッドの製造方法を示す断面図である。
In the embodiment described above, since photolithography is used for most processes, it is easy to form a plurality of near-field optical heads simultaneously. For example, it is conceivable that a plurality of
(Embodiment 3)
FIG. 4 is a sectional view showing a method for manufacturing a near-field optical head according to Embodiment 3 of the present invention.
ここで製造する近視野光ヘッドは、実施の形態1にかかわる近視野光ヘッドとほぼ同一なものである。本実施の形態は、実施の形態1および実施の形態2に示した製造方法とほぼ同様なものであるが、基板を上下に分けて、それぞれを形成した後、組み合わせる点が異なる。 The near-field optical head manufactured here is almost the same as the near-field optical head according to the first embodiment. This embodiment is substantially the same as the manufacturing method shown in Embodiments 1 and 2, except that the substrates are divided into upper and lower parts and then formed, and then combined.
まず、図4(a)に示すように、光学的に透明な下部基板401を用意する。
First, as shown in FIG. 4A, an optically transparent
次に、図4(b)に示すように、実施の形態1と同様な手法にて、下部基板401の下面をエッチングして、突起103、ABS105を形成する。
Next, as shown in FIG. 4B, the lower surface of the
次に、図4(c)に示すように、実施の形態2と同様な手法にて、突起103上に遮光膜104を形成し、光学的微小開口102を形成する。
Next, as shown in FIG. 4C, a
次に、図4(d)に示すように、光学的に透明な上部基板402を用意し、上部基板402の上面に、実施の形態2と同様な手法にて、レジスト302を塗布する。
Next, as shown in FIG. 4D, an optically transparent
次に図4(e)に示すように、実施の形態2と同様な手法にて、レジスト302に光を照射し、現像する。 Next, as shown in FIG. 4E, the resist 302 is irradiated with light and developed in the same manner as in the second embodiment.
次に図4(f)に示すように、実施の形態2と同様な手法にて、上部基板402の上面をエッチングする。このエッチングにより、基板201の上面に、凹面ミラー106、V溝109を形成することができる。
Next, as shown in FIG. 4F, the upper surface of the
次に図4(g)に示すように、下部基板401と上部基板402を、所定の位置関係にて接着し、V溝109上に光ファイバ110を固定して完成である。
Next, as shown in FIG. 4G, the
以上の説明では、凹面ミラー106、V溝109の形成を、実施の形態2と同様な手法にておこなったが、実施の形態1と同様に型転写加工にておこなっても良い。
In the above description, the
また、図5に示すように、上部基板402の下面、もしくは下部基板401の上面にレンズ501を形成する工程を加えても良い。レンズ501はフォトリソグラフィーとエッチングにて形成しても良いし、型転写加工にて形成しても良い。この場合、凹面ミラー106に代えて平面ミラー502を用いることができる。例えば、平面ミラー502、V溝109を型転写加工にて形成する場合は、平面ミラー502、V溝109の形成と同時に、レンズ501を型転写加工にて形成することができる。
Further, as shown in FIG. 5, a process of forming a
以上説明したように本実施の形態では、基板を上下に分けて、それぞれを形成することから、例えば、凹面ミラー106を有する上部基板を型転写加工で形成し、突起103を有する下部基板をエッチングにより形成することで、加工容易性と近視野光ヘッドの性能を確保することができる。
As described above, in this embodiment, the substrate is divided into upper and lower parts, and each is formed. Therefore, for example, the upper substrate having the
また、上部基板と下部基板の界面にレンズ501を形成できることから、凹面ミラー106の代わりに平面ミラー502を用いることができ、より容易に近視野光ヘッドを作製することができる。
Further, since the
以上説明した実施の形態においても、実施の形態1および2と同様に、複数の近視野光ヘッドを同時に形成することが容易にできる。この手法により、さらに低コストに大量生産することができる。 Also in the embodiment described above, a plurality of near-field optical heads can be easily formed simultaneously as in the first and second embodiments. This method enables mass production at a lower cost.
101 基板
102 光学的微小開口
103 突起
104 遮光膜
105 エアベアリングサーフェス
106 凹面ミラー
107 ミラー面
108 平面
109 V溝
201 錐台
202 凸部
203 保護膜
301 基板
302 レジスト
401 下部基板
402 上部基板
501 レンズ
502 平面ミラー
1001 ガラス基板
1002 レンズ
1003 突起
1004 ABS
1005 遮光膜
1006 光学的微小開口
1007 シリコン基板
1008 光反射面
1009 V溝
1010 金属膜
1011 光ファイバ
DESCRIPTION OF
1005 Light-shielding
Claims (8)
前記近視野光ヘッドの概形を型転写加工により形成する概形形成工程と、
前記概形形成工程により形成された前記錐体もしくは錐台の概形の頂面と前記エアベアリングサーフェスの概形の頂面とを研磨する研磨工程と、
前記錐体もしくは錐台の概形と前記エアベアリングサーフェスの概形をエッチングする整形工程とにより、前記近視野光発生素子と前記エアベアリングとを形成することを特徴とする近視野光ヘッドの製造方法。 A near-field optical head comprising: a substrate; a near-field light generating element including a cone or a frustum formed on the lower surface of the substrate; and an air bearing surface that is substantially flush with the near-field light generating element. A method,
A rough shape forming step of forming a rough shape of the near-field optical head by mold transfer processing;
A polishing step of polishing a rough top surface of the cone or frustum formed by the rough shape forming step and a rough top surface of the air bearing surface;
Producing a near-field optical head, wherein the near-field light generating element and the air bearing are formed by a shaping step of etching the outline of the cone or frustum and the outline of the air bearing surface. Method.
光学部品の形状を有するレジストパターンを形成し、前記レジストパターンをエッチングしつつ、前記基板エッチングすることで、前記基板の上面に前記光学部品の形状を転写する工程を含むことを特徴とする近視野光ヘッドの製造方法。 A method of manufacturing a near-field optical head according to claim 1 or 2,
Forming a resist pattern having the shape of an optical component, and etching the substrate while etching the resist pattern, thereby transferring the shape of the optical component to the upper surface of the substrate. Manufacturing method of optical head.
前記レジストパターンを、グレースケールマスクを用いて形成することを特徴とする近視野光ヘッドの製造方法。 A method of manufacturing a near-field optical head according to claim 5,
A method of manufacturing a near-field optical head, wherein the resist pattern is formed using a gray scale mask.
前記レジストパターンを、電子線露光装置を用いて形成することを特徴とする近視野光ヘッドの製造方法。 A method of manufacturing a near-field optical head according to claim 5,
A method of manufacturing a near-field optical head, wherein the resist pattern is formed using an electron beam exposure apparatus.
前記基板は、前記光学部品が形成された上部基板と、前記近視野光発生素子とエアベアリングサーフェスが形成された下部基板からなり、
前記近視野光発生素子と前記エアベアリングサーフェスを前記下部基板に形成し、前記光学部品を前記上部基板に形成した後、前記上部基板と前記下部基板を貼り合わせることを特徴とする近視野光ヘッドの製造方法。 A method of manufacturing a near-field optical head according to any one of claims 3 to 7,
The substrate comprises an upper substrate on which the optical component is formed, and a lower substrate on which the near-field light generating element and an air bearing surface are formed,
A near-field optical head comprising: forming the near-field light generating element and the air bearing surface on the lower substrate; forming the optical component on the upper substrate; and bonding the upper substrate and the lower substrate together. Manufacturing method.
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