熱アシスト磁気ヘッド、ヘッドジンバルアセンブリ及びハードディスク装置
【課題】 高い発光強度が得られる近接場光発生素子、近接場光発生素子を用いることで十分に記録媒体の加熱を行うことが可能な熱アシスト磁気ヘッド並びにヘッドジンバルアセンブリ、及び加熱効率を上げることで高密度の書き込みを可能とするハードディスク装置を提供する。
【解決手段】 先端部８ＡＴと第１誘電体８Ｂとの間には、第２誘電体８Ｃが介在している。金属体８Ａが媒体対向面を除いて完全にコア４内に埋め込まれている場合には、第２誘電体８Ｃはコア４内に埋め込まれている。第１誘電体８Ｂの屈折率ｎ１は、第２誘電体８Ｃの屈折率ｎ２よりも高い。
【解決手段】 先端部８ＡＴと第１誘電体８Ｂとの間には、第２誘電体８Ｃが介在している。金属体８Ａが媒体対向面を除いて完全にコア４内に埋め込まれている場合には、第２誘電体８Ｃはコア４内に埋め込まれている。第１誘電体８Ｂの屈折率ｎ１は、第２誘電体８Ｃの屈折率ｎ２よりも高い。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱アシスト磁気記録方式により信号の書き込みを行う熱アシスト磁気ヘッド、この熱アシスト磁気ヘッドを備えたヘッドジンバルアセンブリ（ＨＧＡ）及びこのＨＧＡを備えたハードディスク装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ハードディスク装置の高記録密度化に伴い、薄膜磁気ヘッドのさらなる性能の向上が要求されている。薄膜磁気ヘッドとしては、磁気抵抗（ＭＲ）効果素子等の磁気検出素子と電磁コイル素子等の磁気記録素子とを積層した構造である複合型薄膜磁気ヘッドが広く用いられており、これらの素子によって磁気記録媒体である磁気ディスクにデータ信号が読み書きされる。
【０００３】
一般に、磁気記録媒体は、いわば磁性微粒子が集合した不連続体であり、それぞれの磁性微粒子は単磁区構造となっている。ここで、１つの記録ビットは、複数の磁性微粒子から構成されている。従って、記録密度を高めるためには、磁性微粒子を小さくして、記録ビットの境界の凹凸を減少させなければならない。しかし、磁性微粒子を小さくすると、体積減少に伴う磁化の熱安定性の低下が問題となる。
【０００４】
磁化の熱安定性の目安は、ＫＵＶ／ｋＢＴで与えられる。ここで、ＫＵは磁性微粒子の磁気異方性エネルギー、Ｖは１つの磁性微粒子の体積、ｋＢはボルツマン定数、Ｔは絶対温度である。磁性微粒子を小さくするということは、まさにＶを小さくすることであり、そのままではＫＵＶ／ｋＢＴが小さくなって熱安定性が損なわれる。この問題への対策として、同時にＫＵを大きくすることが考えられるが、このＫＵの増加は、記録媒体の保磁力の増加をもたらす。これに対して、磁気ヘッドによる書き込み磁界強度は、ヘッド内の磁極を構成する軟磁性材料の飽和磁束密度でほぼ決定されてしまう。従って、保磁力が、この書き込み磁界強度の限界から決まる許容値を超えると書き込みが不可能となってしまう。
【０００５】
このような磁化の熱安定性の問題を解決する方法として、ＫＵの大きな磁性材料を用いる一方で、書き込み磁界印加の直前に記録媒体に熱を加えることによって、保磁力を小さくして書き込みを行う、いわゆる熱アシスト磁気記録方式が提案されている。この方式は、磁気ドミネント記録方式と光ドミネント記録方式とに大別される。磁気ドミネント記録方式においては、書き込みの主体は電磁コイル素子であり、光の放射径はトラック幅（記録幅）に比べて大きくなっている。一方、光ドミネント記録方式においては、書き込みの主体は光放射部であり、光の放射径はトラック幅（記録幅）とほぼ同じとなっている。すなわち、磁気ドミネント記録方式は、空間分解能を磁界に持たせているのに対し、光ドミネント記録方式は、空間分解能を光に持たせている。
【０００６】
このような熱アシスト磁気ヘッド記録装置として、特許文献１及び２及び非特許文献１には、媒体対向面に導電性の板状の近接場光発生部を配置し、これに対して媒体側とは反対の側から光を照射することにより近接場光を発生させる熱アシスト磁気ヘッドが開示されている。近接場光発生部の一端には尖った先端部が形成されており、近接場光は主としてこの先端部から放射される。なお、特許文献１の図３では、近接場光発生部としての金属膜の隣に別の金属膜を配置している。
【特許文献１】特開２００１−２５５２５４号公報
【特許文献２】特開２００３−１１４１８４号公報
【非特許文献１】Ｔ． Ｍａｔｓｕｍｏｔｏ ｅｔ ａｌ．， Ｎｅａｒ−Ｆｉｅｌｄ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｐｒｏｂｅ ｗｉｔｈ Ａ Ｂｅａｋｅｄ ＭｅｔａｌｌｉｃＰｌａｔｅ ｆｏｒ Ｔｈｅｒｍａｌｌｙ Ａｓｓｉｓｔｅｄ ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｒｅｃｏｒｄｉｎｇ， ｐｐ． ６−７， ＭＯＲＩＳ２００６ ＷＯＲＫＳＨＯＰ ＴｅｃｈｎｉｃａｌＤｉｇｅｓｔ， Ｊｕｎｅ ６−８， ２００３
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、従来の熱アシスト磁気ヘッドにおいては、近接場光の発光強度が十分ではなく、更なる改善が期待されている。
【０００８】
本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、高い発光強度が得られる近接場光発生素子、近接場光発生素子を用いることで十分に記録媒体の加熱を行うことが可能な熱アシスト磁気ヘッド並びにヘッドジンバルアセンブリ、及び加熱効率を上げることで高密度の書き込みを可能とするハードディスク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】
【０００９】
上述の課題を解決するため、本発明に係る近接場光発生素子は、光の入射に応答して近接場光を発生する近接場光発生素子において、先端部を有する金属体と、金属体の先端部の突出方向の延長線上に離隔して配置された第１誘電体と、先端部と第１誘電体との間に介在する第２誘電体とを備え、第１誘電体の屈折率は、第２誘電体の屈折率よりも大きいことを特徴とする。
【００１０】
金属体に光が入射すると金属原子が入射光に応じて共鳴し、先端部から近接場光が発生する。金属体の突出方向に単に第１誘電体が位置すると、周囲が空気の場合よりも光強度が低下する場合があるが、先端部と第１誘電体との間に低屈折率の第２誘電体を介在させると光強度が通常よりも増加する現象が観察された。
【００１１】
特に、先端部と第１誘電体との間の最短距離が、１ｎｍ以上１００ｎｍ以下に設定されることで、光強度の十分な増加を達成することができる。
【００１２】
また、本発明に係る熱アシスト磁気ヘッドは、上記近接場光発生素子と、光が入力される光入射面と、金属体が形成された光出射面を有するコアと、コアの周囲に形成されたクラッドと、光の入射に応答して近接場光発生素子によって加熱される磁気記録領域に磁界を与える磁気記録素子とを備えることを特徴とする。
【００１３】
コアの光入射面から入射した光は、光出射面に設けられた近接場光発生素子に照射される。上述の近接場光発生素子は、光の入射に応じて高強度の近接場光を発生するので十分に記録媒体の加熱を行うことできる。
【００１４】
また、本発明に係るヘッドジンバルアセンブリは、上述の熱アシスト磁気ヘッドと、熱アシスト磁気ヘッドが取り付けられたサスペンションとを備えている。本ヘッドジンバルアセンブリにおいては、熱アシスト磁気ヘッドが、高強度の近接場光を発生するので、これをハードディスク装置に組み込んだ場合には、高密度の光を発生することができる。
【００１５】
また、本発明に係るハードディスク装置は、上述のヘッドジンバルアセンブリと、近接場光発生素子に対向する磁気記録媒体とを備える。上述のハードディスク装置によれば、ヘッドジンバルアセンブリの熱アシスト磁気ヘッドによる加熱効率が上がるため、保持力の高い磁性微粒子を磁気記録媒体に用いることができ、したがって、高密度の書き込みをすることができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の近接場光発生素子によれば、高い発光強度が得られ、したがって、この近接場光発生素子を搭載した熱アシストヘッド及びヘッドジンバルアセンブリによれば、十分に記録媒体の加熱を行うことでき、ハードディスク装置によれば、高密度の書き込みを行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、実施の形態に係る近接場光発生素子、熱アシスト磁気ヘッド、ヘッドジンバルアセンブリ及びハードディスク装置について説明する。同一要素には同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。
【００１８】
図１は、実施の形態に係るハードディスク装置の斜視図である。
【００１９】
ハードディスク装置１００は、スピンドルモータ１１の回転軸の回りを回転する複数の磁気記録媒体である磁気ディスク１０、熱アシスト磁気ヘッド２１をトラック上に位置決めするためのアセンブリキャリッジ装置１２、この熱アシスト磁気ヘッド２１の書き込み及び読み出し動作を制御し、さらに後に詳述する熱アシスト磁気記録用のレーザ光を発生させる光源であるレーザダイオードを制御するための記録再生及び発光制御回路（制御回路）１３を備えている。
【００２０】
アセンブリキャリッジ装置１２には、複数の駆動アーム１４が設けられている。これらの駆動アーム１４は、ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）１５によってピボットベアリング軸１６を中心にして揺動可能であり、この軸１６に沿った方向に積層されている。各駆動アーム１４の先端部には、ヘッドジンバルアセンブリ（ＨＧＡ）１７が取り付けられている。各ＨＧＡ１７には、熱アシスト磁気ヘッド２１が、各磁気ディスク１０の表面に対向するように設けられている。磁気ディスク１０の表面に対向する面が熱アシスト磁気ヘッド２１の媒体対向面Ｓ（エアベアリング面とも呼ばれる）である。なお、磁気ディスク１０、駆動アーム１４、ＨＧＡ１７及び熱アシスト磁気ヘッド２１は、単数であってもよい。
【００２１】
図２は、ＨＧＡ１７の斜視図である。同図は、ＨＧＡ１７の媒体対向面Ｓを上にして示してある。
【００２２】
ＨＧＡ１７は、サスペンション２０の先端部に、熱アシスト磁気ヘッド２１を固着し、さらにその熱アシスト磁気ヘッド２１の端子電極に配線部材２０３の一端を電気的に接続して構成される。サスペンション２０は、ロードビーム２００と、このロードビーム２００上に固着され支持された弾性を有するフレクシャ２０１と、フレックシャの先端に板ばね状に形成されたタング部２０４と、ロードビーム２００の基部に設けられたベースプレート２０２と、フレクシャ２０１上に設けられておりリード導体及びその両端に電気的に接続された接続パッドからなる配線部材２０３とから主として構成されている。
【００２３】
なお、ＨＧＡ１７におけるサスペンションの構造は、以上述べた構造に限定されるものではないことは明らかである。なお、図示されていないが、サスペンション２０の途中にヘッド駆動用ＩＣチップを装着してもよい。
【００２４】
図３は、図１に示した熱アシスト磁気ヘッド２１の近傍の拡大斜視図である。
【００２５】
サスペンション２０の先端部に熱アシスト磁気ヘッド２１が取り付けられている。熱アシスト磁気ヘッド２１は、スライダー１と光源ユニット２とを貼りあわせてなる。スライダー１は、スライダー基板１ＡのＹＺ平面上に形成された磁気ヘッド部１Ｂを備えている。磁気ヘッド部１Ｂの−Ｚ方向のＸＹ平面は媒体対向面Ｓを成している。一方、光源ユニット２は、光源支持基板２ＡのＹＺ平面上に絶縁層２Ｂを備えており、絶縁層２ＢのＹＺ平面上に発光素子３が固定されている。
【００２６】
磁気ヘッド部１Ｂは、絶縁体内埋設された複数の素子を備えている。これらの素子は、電流の供給によって磁界を発生する螺旋状のコイル５と、コイル５において発生した磁束を媒体対向面Ｓまで導くようにコイル中心から延びた主磁極６と、媒体対向面Ｓ上に露出した磁気感応面を有する磁気抵抗効果素子（ＭＲ素子）７と、周囲の絶縁体をクラッドとしてＺ軸方向に沿って延びる導波路のコア４である。
【００２７】
なお、主磁極６は媒体対向面Ｓ上に露出しているが、主磁極６は磁気ディスク１０の表面にある記録領域Ｒに磁界を与えることができる位置であれば、媒体対向面Ｓ上に露出している必要はない。また、主磁極６の近傍には必要に応じて副磁極が設けられ、主磁極６からの磁力線が記録領域Ｒを介して副磁極に流れるようにしてもよい。
【００２８】
コア４は、発光素子３からの光が入射する光入射面４ＡをＺ軸の正方向のＸＹ平面上に有しており、負方向のＸＹ平面、すなわち媒体対向面Ｓ上に光出射面４Ｂを備えている。発光素子３は、本例では端面発光型のレーザダイオードであり、ＸＹ平面に平行な端面から出射されたレーザ光は、光入射面４Ａを介してコア４内に入り、光出射面４Ｂ上に形成された近接場光発生素子８に照射される。
【００２９】
近接場光発生素子８は、入射光に共鳴して近接場光を発生し、この近接場光によって記録領域Ｒが加熱される。加熱された記録領域Ｒに主磁極６からの磁力線が入ると、記録領域Ｒに情報が書き込まれる。
【００３０】
磁気ヘッド部１ＢのＸ軸の負方向のＹＺ平面上には、複数の電極パッドからなる電極パッド群Ｇ１が形成されている。それぞれの電極パッドは、コイル５の両端、ＭＲ素子７の上下の電極に接続されている。ＭＲ素子７は、磁化の向きが固定された固定層と、周辺の磁界に応じて磁化の向きが偏向するフリー層を積層してなり、フリー層と固定層の磁化の向きの相違に応じて、磁気抵抗が変化する。すなわち、記録領域Ｒの周囲に発生する磁界に感応して、ＭＲ素子７の磁気抵抗が変化し、電極パッド群Ｇ１の中の一対の電極パッド間を流れる電流が変化する。なお、フリー層のＹ軸方向両端にはハードマグネットが配置されている。
【００３１】
書き込み時には、電極パッド群Ｇ１の中の別の一対の電極パッド間に電流を流し、コイル５の両端間を電流が流れるようにする。なお、磁気記録素子は垂直磁気記録型のものが好ましい。電極パッド群Ｇ１内の電極パッドは、サスペンション２０上に形成された第２の電極パッド群Ｇ２に電気的に接続され、配線部材２０３を介して外部に接続されている。なお、配線部材２０３に接続される第２の電極パッド群Ｇ２には、発光素子３に駆動電流を供給するための一対の電極パッドも含まれており、この電極パッド間に駆動電流を流すことで、発光素子３は発光する。
【００３２】
なお、コア４の形状としては様々ものが挙げられるが、本例ではＺ軸に沿って直線的に延びている。なお、説明の明確化のため、コア４は発光素子３からの光の光路と同一符号で示している。
【００３３】
スライダー基板１Ａ及び光源支持基板２Ａは、例えばアルティック（Ａｌ２Ｏ３−ＴｉＣ）から構成されている。これらの基板１Ａ，２Ａに熱伝導性が高い基板を使用した場合には、基板が放熱機能を有することになる。光源支持基板２ＡのＺ軸の正方向側のＸＹ面は、サスペンション２０の裏面に貼り付けられている。
【００３４】
磁気ヘッド部１ＢはＭＲ素子７、クラッド、コア４、コイル５及び主磁極６をＸ軸に沿って積層してなるが、この積層方向はトラック内の記録領域Ｒの配列方向に沿っており、トラック幅はＹ軸に平行である。
【００３５】
図４は、近接場光発生素子８の近傍の斜視図である。
【００３６】
近接場光発生素子８は、寸法が５００ｎｍ以下の近接場光発生部（プラズモン・プローブ）としての金属体８Ａと、金属体８Ａに近接した誘電体８Ｂを備えている。金属体８Ａの媒体対向面Ｓ側の表面は露出している。
【００３７】
発光素子３からの光が金属体８Ａに照射されることで近接場光が発生する。金属体８Ａに光を照射すると、金属体８Ａを構成する金属内の電子がプラズマ振動し、その先端部において電界の集中が生じる。この近接場光の拡がりＱは、金属体８Ａの先端部８ＡＴの半径程度となるため、この先端部８ＡＴの半径ｒをトラック幅以下とすれば、擬似的に出射光が回折限界以下にまで絞り込まれた効果を奏する。なお、説明の便宜上、各要素の寸法は実際のものとは異なって記載されている。
【００３８】
また、金属体８Ａは、主磁極６に近い方に位置する先端部８ＡＴと、主磁極６から遠い方に位置する基端部分８ＡＢとからなり、近接場光は金属体８Ａの先端部８ＡＴに集中して発生する。これらの位置は逆であってもよい。
【００３９】
先端部８ＡＴと第１誘電体８Ｂとの間には、第２誘電体８Ｃが介在している。金属体８Ａが媒体対向面を除いて完全にコア４内に埋め込まれている場合には、第２誘電体８Ｃはコア４内に埋め込まれている。第１誘電体８Ｂの屈折率ｎ１は、第２誘電体８Ｃの屈折率ｎ２よりも高い。金属体８Ａの側面が若干露出している場合には、第２誘電体８Ｃは磁気ヘッド部周囲の気体となる。この気体としては、空気が挙げられるが、窒素や希ガスなどが含まれている場合もある。
【００４０】
以上のように、上述の近接場光発生素子８は、光の入射に応答して近接場光を発生する近接場光発生素子において、先端部８ＡＴを有する金属体８Ａと、金属体８Ａの先端部８ＡＴの突出方向（Ｘ軸負方向）の延長線上に離隔して配置された第１誘電体８Ｂと、先端部８ＡＴと第１誘電体８Ｂとの間に介在する第２誘電体８Ｃとを備え、第１誘電体８Ｂの屈折率ｎ１は、第２誘電体８Ｃの屈折率ｎ２よりも大きい。
【００４１】
金属体８Ａに光が入射すると金属原子が入射光に応じて共鳴し、先端部８ＡＴから近接場光が発生する。金属体８Ａの突出方向に単に第１誘電体８Ｂが位置すると、周囲が空気（気体）の場合よりも光強度が低下する場合があるが、先端部８ＡＴと第１誘電体８Ｂとの間に低屈折率の第２誘電体８Ｃを介在させると、光強度が通常よりも増加する現象が観察された。
【００４２】
なお、第１誘電体８ＢのＸ軸方向の寸法Ｘ１、先端部８ＡＴと第１誘電体８Ｂとの間の離隔距離（第２誘電体８ＣのＸ軸方向厚み）Ｘ２、金属体８ＡのＸ軸方向の寸法Ｘ３、第１誘電体８ＢのＹ軸方向の寸法Ｙ１、金属体８Ａの寸法Ｙ３、第１誘電体８Ｂの厚みＺ１、金属体８Ａの厚みＺ３の好適範囲は以下の通りであり、この場合には十分な近接場光を発生することができる。
（好適な寸法の範囲）
Ｘ１：５ｎｍ以上３００ｎｍ以下
Ｘ２：１ｎｍ以上１００ｎｍ以下
Ｘ３：１０ｎｍ以上３００ｎｍ以下
Ｙ１：１０ｎｍ以上５００ｎｍ以下
Ｙ３：１０ｎｍ以上５００ｎｍ以下
Ｚ１：１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下
Ｚ３：１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下
【００４３】
特に、先端部８ＡＴと第１誘電体８Ｂとの間の最短距離Ｘ２が、１ｎｍ以上１００ｎｍ以下に設定されることで、光強度の十分な増加を達成することができる。
【００４４】
金属体８Ａは均一な材料からなることとしてもよいが、異なる材料からなる複数の金属領域８Ａ１，８Ａ２から構成されることともよい。本例では、金属体８Ａは、先端部８ＡＴを含む第１金属領域８Ａ１と、基端部８ＡＢを含む第２金属領域８Ａ２とから構成されていることとする。第１金属領域８Ａ１の材料（ａ）及び第２金属領域８Ａ２の材料（ｂ）に採用できる材料の組み合わせ（ａ，ｂ）は、以下の組み合わせ群から選択することができる。
【００４５】
材料の組み合わせ（ａ，ｂ）＝（Ａｇ，Ａｌ）、（Ａｕ，Ａｌ）、（Ａｕ，Ｒｕ）、（Ａｕ，Ｐｔ）、（ＡｕＣｕ，Ｐｔ）、（ＡｕＣｕ，Ｉｎ）、（ＡｕＣｕ，Ａｌ）、（ＡｕＣｕ，Ｐｄ）、（Ａｕ，Ｐｄ）、（Ａｕ，Ｉｎ）、（Ａｕ，Ｒｈ）、（ＡｕＣｕ，Ｒｈ）、（Ａｇ，Ｉｎ）、（Ａｇ，Ｒｈ）、（Ａｇ，Ｒｕ）、（Ａｇ，Ｐｔ）、（Ａｌ，Ｒｈ）、（Ａｌ，Ｒｕ）、（Ａｌ，Ｐｔ）。
【００４６】
また、第１誘電体８Ｂの材料としては以下のものを採用することができる。但し、括弧内は、材料の可視光に対する屈折率ｎ１を示す。
・ＳｉＯ２（ｎ１＝１．５）
・ＴｉＯ２（ｎ１＝３．０）
・Ｔａ２Ｏ５（ｎ１＝２．２）
・ＨｆＯ（ｎ１＝１．９６）
【００４７】
第２誘電体８Ｃの材料としては、固体又は気体を採用することができる。
【００４８】
図５は、図４における先端部近傍のＶ−Ｖ矢印断面図であり、第２誘電体８Ｃが固体の場合を示す。本例の場合、離隔距離Ｘ２は、第２誘電体８Ｃの厚みに相当している。
【００４９】
この場合、第２誘電体８Ｃの材料としては、以下のものを採用することができる。但し、括弧内は、材料の可視光に対する屈折率ｎ１を示す。
・空気（ｎ２＝１．０）
・ＳｉＯ２（ｎ２＝１．５）
・Ａｌ２Ｏ３（ｎ２＝１．６）
・ＭｇＯ（ｎ２＝１．７２）
【００５０】
図６は、第２誘電体８Ｃが気体の場合における図４の先端部近傍のＶ−Ｖ矢印断面図である。本例の場合、離隔距離Ｘ２は、金属体８Ａと第１誘電体８Ｂとの間には気体が充填されたギャップを示している。
【００５１】
この場合、第２誘電体８Ｃの材料としては、一例として以下のものを採用することができる。但し、括弧内は、材料の可視光に対する屈折率ｎ１を示す。
・ 空気（ｎ２＝１）
・ 二酸化炭素（ｎ２＝１．０００５）
【００５２】
なお、上述のように選択された材料は、ｎ１＞ｎ２の関係を満たす。
【００５３】
図７は、金属体８Ａへの入射光の波長と近接場光の光強度（ａ．ｕ．）の関係示すグラフである。
【００５４】
入射光の波長７００ｎｍにおいて、最も高い光強度を示すデータは＊Ｃ、最も低い光強度を示すデータは＊Ｂ、中間の光強度を示すデータは＊Ａである。
【００５５】
これらのデータの条件は以下の通りである。
（１）共通条件
・金属体８Ａの形状（図４に示した三角形）
・各要素の寸法
Ｘ１：１００ｎｍ
Ｘ２：３ｎｍ
Ｘ３：１００ｎｍ
Ｙ１：１１７ｎｍ
Ｙ３：１１７ｎｍ
Ｚ１：３０ｎｍ
Ｚ３：３０ｎｍ
・金属体８Ａの材料（ａ，ｂ）＝（Ａｇ，Ａｌ）
・ＡｇのＸ方向長５０ｎｍ
・ＡｌのＸ方向長５０ｎｍ
・入射光の波長：４００ｎｍ〜８００ｎｍ
・第２誘電体８Ｃの屈折率ｎ２＝１．５
・第２誘電体８Ｃの材料＝ＳｉＯ２
（２）データごとの条件
・第１誘電体８Ｂの屈折率
＊Ａ：ｎ１＝１．５（第１誘電体なし）
・第１誘電体８Ｂの材料＝第２誘電体８Ｃの材料
＊Ｂ：ｎ１＝１．０
・第１誘電体８Ｂの材料＝Ａｉｒ（材料なし）
＊Ｃ：ｎ１＝２．１
・第１誘電体８Ｂの材料＝Ｔａ２Ｏ５
【００５６】
以上のグラフから、ｎ１＞ｎ２の条件を満たす場合（＝＊Ｃ）、波長７００ｎｍにおいて光強度４５００（ａ．ｕ．）以上が得られている。単純に、屈折率の低い第１誘電体８Ｂのみを配置した場合（＝＊Ｂ）、何も配置しない場合（＝＊Ａ）よりも光強度が低下している。ｎ１＞ｎ２の条件を満たす場合、入射光波長６００ｎｍ〜８００ｎｍの範囲において、常に光強度が高くなっている。
【００５７】
グラフを詳細に検討すると、共鳴波長は７００ｎｍ付近に存在し、プラズモンピーク付近で鏡映効果が観察される。この結果から、プラズモンが強く現れる波長領域で第１誘電体８Ｂの屈折率（∝誘電率）ｎ１が周囲に存在する第２誘電体８Ｃの屈折率ｎ２より低い場合には、第１誘電体８Ｂが存在しない場合よりも、光強度は低くなることが分かる。また、プラズモンが強く現れる波長領域で第１誘電体８Ｂの屈折率ｎ１が周囲に存在する第２誘電体８Ｃの屈折率ｎ２より高い場合には、第１誘電体８Ｂが存在しない場合よりも、光強度は高くなることが分かる。
【００５８】
図８〜図１３は、共鳴ピーク波長における近接場光の入射光に対する波長変位（ｎｍ）と光強度の関係を示すグラフである。
【００５９】
入射光の波長から数十ｎｍほどシフトした位置に近接場光の強度ピークが現れる。各図のグラフの条件及び結果は、以下の通りである。なお、記載しない条件は上記条件と同一である。
（図８のグラフ：ｎ１＝ｎ２：Ｘ２＝５ｎｍ）
・ｎ１＝１．５（第１誘電体なし：材料＝第２誘電体と同一）
・ｎ２＝１．５（材料＝ＳｉＯ２ （不純物添加なし）
・結果：ピークの光強度＝１．１×１０３（Ｖ／ｍ）２
（図９のグラフ：ｎ１＞ｎ２：Ｘ２＝５ｎｍ）
・ｎ１＝２．２（材料＝Ｔａ２Ｏ５）
・ｎ２＝１．５（材料＝ＳｉＯ２ （不純物添加なし）
・結果：ピークの光強度＝１．２×１０３（Ｖ／ｍ）２
（図１０のグラフ：ｎ１＜ｎ２：Ｘ２＝５ｎｍ）
・ｎ１＝１．０（材料＝空気（材料なし））
・ｎ２＝１．５（材料＝ＳｉＯ２ （不純物添加なし）
・結果：ピークの光強度＝１．０×１０３（Ｖ／ｍ）２
（図１１のグラフ：ｎ１＝ｎ２：Ｘ２＝５ｎｍ）
・ｎ１＝２．２（第１誘電体なし：材料＝第２誘電体と同一）
・ｎ２＝２．２（材料＝Ｔａ２Ｏ５）
・結果：ピークの光強度＝６．５×１０２（Ｖ／ｍ）２
（図１２のグラフ：ｎ１＞ｎ２：Ｘ２＝５ｎｍ）
・ｎ１＝３．０（材料＝ＴｉＯ２）
・ｎ２＝２．２（材料＝Ｔａ２Ｏ５）
・結果：ピークの光強度＝８．０×１０２（Ｖ／ｍ）２
（図１３のグラフ：ｎ１＜ｎ２：Ｘ２＝５ｎｍ）
・ｎ１＝１．５（材料＝ＳｉＯ２ （不純物添加なし）
・ｎ２＝２．２（材料＝Ｔａ２Ｏ５）
・結果：ピークの光強度＝５．５×１０２（Ｖ／ｍ）２
【００６０】
以上のように、いずれの場合においても、ｎ１＞ｎ２の条件を満たす場合、高い光強度が得られている。
【００６１】
次に、上述の近接場光発生素子８の製造方法について図１４及び図１５を用いて説明する。なお、図１４の（ａ−１）、（ｂ−１）、（ｃ−１）、（ｄ−１）、（ｅ−１）、（ｆ−１）は中間体のＸＹ断面図であり、（ａ−２）、（ｂ−２）、（ｃ−２）、（ｄ−２）、（ｅ−２）、（ｆ−２）は中間体の斜視図である。また、図１５の（ａ−１）、（ｂ−１）、（ｃ−１）、（ｄ−１）、（ｅ−１）は中間体のＸＹ断面図であり、（ａ−２）、（ｂ−２）、（ｃ−２）、（ｄ−２）、（ｅ−２）は中間体の斜視図である。各層の堆積にはスパッタ法を用いる。
【００６２】
まず、図１４（ａ−１），（ａ−２）に示すように、下部クラッドとなる第１層（Ａｌ２Ｏ３）Ｌ１上に、第１のコアとなる第２層（ＴａＯｘ）Ｌ２、金属体８Ａとなる第３層（Ａｕ）Ｌ３及び第４層（ＡｕＣｕ）Ｌ４を順次堆積する。なお、金属体８Ａの堆積にはメッキ法を用いてもよい。
【００６３】
次に、図１４（ｂ−１），（ｂ−２）に示すように、露出した第４層Ｌ４の上面にフォトレジストを塗布し、フォトリソグラフィ技術によってパターニングすることで、Ｚ軸に沿って延びたレジストパターンＲＰを形成する。レジストパターンＲＰは根元が幅方向に沿って抉られた形状を有しており、所謂アンダーカットが形成されている。
【００６４】
次に、図１４（ｃ−１），（ｃ−２）に示すように、レジストパターンＲＰをマスクとして、第４層Ｌ４の表面から第２層Ｌ２が露出するまでイオンミリングを行い、レジストパターンＲＰ直下の金属層を残して周辺の層を除去する。アンダーカットのレジストパターンＲＰ直下の金属層は、これを構成する第３層Ｌ３及び第４層Ｌ４が基板表面に対して斜めから衝突するイオンによってエッチングされるため、断面が略三角形状に変化する。
【００６５】
次に、図１４（ｄ−１），（ｄ−２）に示すように、レジストパターンＲＰをマスクとして、第２層Ｌ２の表面上に第２のコアとなる第５層（ＴａＯｘ）Ｌ５を堆積する。この堆積により、第３層Ｌ３及び第４層Ｌ４は、第５層Ｌ５内に埋設される。さらに、このレジストパターンＲＰを剥離する。
【００６６】
次に、図１４（ｅ−１），（ｅ−２）に示すように、基板表面上に新たなフォトレジストを塗布し、その媒体対向面側の領域が残留するレジストパターンＲＰを形成する。このレジストパターンＲＰをマスクとして、媒体対向面とは反対側の領域を第２層Ｌ２の表面が露出するまでイオンミリングして、媒体対向面とは反対側の第５層Ｌ５及び金属層を除去する。
【００６７】
次に、図１４（ｆ−１），（ｆ−２）に示すように、前工程のレジストパターンＲＰをマスクとして、第５層Ｌ５の除去によって露出した第２層Ｌ２の表面上に、第３のコアとなる第６層（ＴａＯｘ）Ｌ６を堆積する。
【００６８】
次に、図１５（ａ−１），（ａ−２）に示すように、新たに形成された第６層Ｌ６上にのみ図示しないレジストパターンを形成し、これをマスクとして、媒体対向面側の領域に位置する第５層Ｌ５及び第４層Ｌ４上に第２誘電体層８Ｃとなる第７層Ｌ７及び第１誘電体層８Ｂとなる第８層Ｌ８を順次堆積する。
【００６９】
次に、図１５（ｂ−１），（ｂ−２）に示すように、第４のコアとなる第９層（ＴａＯｘ）Ｌ９を基板の露出表面上に堆積する。
【００７０】
次に、図１５（ｃ−１），（ｃ−２）に示すように、金属層に沿ってＺ軸に延びる図示しない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、基板の表面から第１層Ｌ１の表面が露出するまでエッチングを行い、マスク周辺領域に存在する第９層Ｌ９、第８層Ｌ８、第７層Ｌ７、第６層Ｌ６、第５層Ｌ５、第２層Ｌ２を除去する。このエッチングにはＲＩＥ（反応性イオンエッチング）を用いる。ＲＩＥ時のエッチングガスはＣｌ２＋ＢＣｌ３である。
【００７１】
次に、図１５（ｄ−１），（ｄ−２）に示すように、上部クラッドとなる第１０層（Ａｌ２Ｏ３）Ｌ１０を露出した第１層Ｌ１の表面及び第９層Ｌ９の表面上に堆積する。
【００７２】
次に、図１５（ｅ−１），（ｅ−２）に示すように、金属層を構成する第３層Ｌ３及び第４層Ｌ４が所望のＺ軸方向厚さになるまで、媒体対向面側から基板をラッピングして研磨する。これにより、近接場光発生素子を形成することができる。なお、図６のように金属体８Ａと第１誘電体８Ｂの間の固体誘電体を除去する場合には、媒体対向面側から固体誘電体に対して選択的にドライエッチングが行われるようにイオンミリングを行うか、媒体対向面を化学機械研磨する際の研磨剤を適当に選択することによって、選択的に固体誘電体を除去すればよい。すなわち、固体誘電体の硬度は、周辺の金属体８Ａ及び第１誘電体８Ｂよりも低く設定されている。
【００７３】
図１６は、金属体８Ａの平面形状（ＸＹ平面形状）の変形例を示す平面図である。なお、図面上側の頂点が先端部８ＡＴを示している。
【００７４】
図１６（１−１）の金属体８Ａは三角形状であり、単一の材料からなる。
【００７５】
図１６（２−１）の金属体８Ａは三角形の底辺を外側に膨らむ曲線８Ｒに変更した扇形状であり、単一の材料からなる。
【００７６】
図１６（３−１）の金属体８Ａは三角形の底辺側の領域を長方形ＳＱに変更した形状であり、単一の材料からなる。
【００７７】
図１６（４−１）の金属体８Ａは長方形ＳＱの一辺に連続する半円形ＳＳの領域を備えた形状であり、単一の材料からなる。長方形ＳＱから最も遠い位置が先端部８ＡＴとなる。
【００７８】
図１６（１−２）は、図１６（１−１）の金属体８Ａの三角形の底辺と斜辺の成す角部Ｃを丸く加工したものである。
【００７９】
図１６（２−２）は、図１６（２−１）の金属体８Ａの底部曲線と斜辺の成す角部Ｃを丸く加工したものである。
【００８０】
図１６（３−２）は、図１６（３−１）の長方形領域ＳＱの角部Ｃを丸く加工したものである。
【００８１】
図１６（４−２）は、図１６（３−１）の長方形領域ＳＱの角部Ｃを丸く加工したものである。
【００８２】
図１６（１−３）の金属体８Ａは、図１６（１−１）の金属体８Ａを二種類の材料から構成したものであり、上述のように先端部８ＡＴ側の第１金属領域８Ａ１と基端部側の第２金属領域８Ａ２からなる。
【００８３】
図１６（２−３）の金属体８Ａは、図１６（２−１）の金属体８Ａを二種類の材料から構成したものであり、先端部８ＡＴ側の第１金属領域８Ａ１と基端部側の第２金属領域８Ａ２からなる。
【００８４】
図１６（３−３）の金属体８Ａは、図１６（３−１）の金属体８Ａを二種類の材料から構成したものであり、三角形ＴＡの第１金属領域８Ａ１と長方形ＳＱの第２金属領域８Ａ２からなる。
【００８５】
図１６（４−３）の金属体８Ａは、図１６（４−１）の金属体８Ａを二種類の材料から構成したものであり、半円形ＳＳの第１金属領域８Ａ１と長方形ＳＱの第２金属領域８Ａ２からなる。
【００８６】
図１６（５−３）の金属体８Ａは、金属体８Ａを二種類の材料から構成したものであり、三角形ＴＡを第１金属領域８Ａ１から構成し、三角形ＴＡの底辺側の領域が長方形ＳＱの第２金属領域８Ａ２内に含まれるようにしたものである。
【００８７】
図１６（６−３）の金属体８Ａは、金属体８Ａを二種類の材料から構成したものであり、四角形ＳＱ１を第１金属領域８Ａ１から構成し、その１つの頂点を先端部８ＡＴとし、先端部８ＡＴとは反対側の領域が、長方形ＳＱの第２金属領域８Ａ２内に含まれるようにしたものである。
【００８８】
図１６（１−４）、（２−４）、（３−４）、（４−４）、（５−４）、（６−４）は、それぞれ、図１６の（１−３）、（２−３）、（３−３）、（４−３）、（５−３）、（６−３）の第２金属領域８Ａ２の角部Ｃを丸く加工したものである。
【００８９】
上述のように、角部Ｃを丸く加工した場合、この角部Ｃに電界集中が生じにくくなるため、不要な発光が抑制される。なお、先端部８ＡＴの曲率半径ｒ（図４参照）は、角部Ｃの曲率半径よりも小さく設定される方が好ましい。
【００９０】
図１７は、曲率半径ｒを変えた場合の第１誘電体８ＢのＸ方向長Ｘ１と近接場光の光強度（ａ．ｕ．）との関係を示すグラフである。入射光の波長は５００ｎｍである。
【００９１】
データ＊Ｄは曲率半径ｒ＝３０ｎｍの場合の光強度、データ＊Ｅは曲率半径ｒ＝５０ｎｍの場合の光強度、データ＊Ｆは曲率半径ｒ＝１０ｎｍの場合の光強度、データ＊Ｇは曲率半径ｒ＝１０ｎｍの場合の光強度を示す。なお、＊Ｄ，＊Ｅ，＊Ｆ，＊Ｇは、Ｘ２＝５ｎｍの場合のデータを示す。
【００９２】
なお、データ＊ＧのＸ１を１００ｎｍにした構造が、図９のグラフであり、その他のデータ＊Ｄ、＊Ｅ、＊Ｆは、ｎ１＝１．５，ｎ２＝１．０の構造のものである。
【００９３】
同グラフから分かるように、先端部８ＡＴの曲率半径ｒが小さくなるほど発光強度が高くなる傾向にある。また、第１誘電体８Ｂの長さＸ１が長くなるほど、発光強度が高くなる傾向にあるが、曲率半径ｒが１０ｎｍの場合（＊Ｆ）には、Ｘ１＝７０ｎｍ〜１４０ｎｍの範囲で光強度が低下している。光強度の一般的な増加傾向から判断すると、Ｘ方向の長さＸ１は２５ｎｍ以上あることが好ましい。
【００９４】
以上、説明したように、上述の熱アシスト磁気ヘッドは、高屈折率の第１誘電体８Ｂを備えた近接場光発生素子８と、光が入力される光入射面４Ａと、金属体８Ａが形成された光出射面４Ｂを有するコア４と、コア４の周囲に形成されたクラッド（第１層Ｌ１，第１０層Ｌ１０（図１５参照）と、光の入射に応答して近接場光発生素子８によって加熱される磁気記録領域Ｒ（図４参照）に磁界を与える磁気記録素子（主磁極６、コイル５）とを備えている。コア４の光入射面４Ａから入射した光は、光出射面４Ｂに設けられた近接場光発生素子８に照射される。近接場光発生素子８は、光の入射に応じて高強度の近接場光を発生するので十分に記録媒体（磁気ディスク１０の記録領域Ｒ）の加熱を行うことできる。
【００９５】
また、上述のＨＧＡ１７は、上述の熱アシスト磁気ヘッド２１と、熱アシスト磁気ヘッド２１が取り付けられたサスペンション２０とを備えている。ＨＧＡ１７においては、熱アシスト磁気ヘッド２１が、高強度の近接場光を発生するので、これをハードディスク装置１００に組み込んだ場合には、高密度の光を発生することができる。
【００９６】
このハードディスク装置１００は、ＨＧＡ１７と、近接場光発生素子８に対向する磁気記録媒体としての磁気ディスク１０とを備えており、ＨＧＡ１７リの熱アシスト磁気ヘッド２１による加熱効率が上がるため、保持力の高い磁性微粒子を磁気記録媒体に用いることができ、したがって、高密度の書き込みをすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００９７】
【図１】実施の形態に係るハードディスク装置の斜視図である。
【図２】ＨＧＡ１７の斜視図である。
【図３】図１に示した熱アシスト磁気ヘッド２１の近傍の拡大斜視図である。
【図４】近接場光発生素子８の近傍の斜視図である。
【図５】図４における先端部近傍のＶ−Ｖ矢印断面図であり
【図６】第２誘電体８Ｃが気体の場合における図４の先端部近傍のＶ−Ｖ矢印断面図である。
【図７】金属体８Ａへの入射光の波長と近接場光の光強度（ａ．ｕ．）の関係示すグラフである。
【図８】波長変位（ｎｍ）と光強度の関係を示すグラフである。
【図９】波長変位（ｎｍ）と光強度の関係を示すグラフである。
【図１０】波長変位（ｎｍ）と光強度の関係を示すグラフである。
【図１１】波長変位（ｎｍ）と光強度の関係を示すグラフである。
【図１２】波長変位（ｎｍ）と光強度の関係を示すグラフである。
【図１３】波長変位（ｎｍ）と光強度の関係を示すグラフである。
【図１４】製造方法を説明するための図である。
【図１５】製造方法を説明するための図である。
【図１６】金属体８Ａの平面形状の変形例を示す平面図である。
【図１７】曲率半径ｒを変えた場合の第１誘電体８ＢのＸ方向長Ｘ１と近接場光の光強度（ａ．ｕ．）との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【００９８】
１・・・スライダー、１Ａ・・・スライダー基板、１００・・・ハードディスク装置、１Ｂ・・・磁気ヘッド部、２・・・光源ユニット、２Ａ・・・光源支持基板、２Ｂ・・・絶縁層、３・・・発光素子、４・・・コア、４Ｂ・・・光出射面、４Ａ・・・光入射面、５・・・コイル、８Ａ・・・・金属体、８・・・近接場光発生素子、８Ａ１，８Ａ２・・・金属領域、８ＡＴ・・・先端部、８Ｂ・・・誘電体、８Ｃ・・・誘電体、１０・・・磁気ディスク、１１・・・スピンドルモータ、１２・・・アセンブリキャリッジ装置、１４・・・各駆動アーム、１４・・・駆動アーム、１６・・・ピボットベアリング軸、２０・・・サスペンション、２１・・・熱アシスト磁気ヘッド、２００・・・ロードビーム、２０１・・・フレクシャ、２０２・・・ベースプレート、２０３・・・配線部材、２０４・・・タング部、ＰＲ・・・レジストパターン、Ｒ・・・記録領域、ｒ・・・曲率半径、Ｓ・・・媒体対向面。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱アシスト磁気記録方式により信号の書き込みを行う熱アシスト磁気ヘッド、この熱アシスト磁気ヘッドを備えたヘッドジンバルアセンブリ（ＨＧＡ）及びこのＨＧＡを備えたハードディスク装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ハードディスク装置の高記録密度化に伴い、薄膜磁気ヘッドのさらなる性能の向上が要求されている。薄膜磁気ヘッドとしては、磁気抵抗（ＭＲ）効果素子等の磁気検出素子と電磁コイル素子等の磁気記録素子とを積層した構造である複合型薄膜磁気ヘッドが広く用いられており、これらの素子によって磁気記録媒体である磁気ディスクにデータ信号が読み書きされる。
【０００３】
一般に、磁気記録媒体は、いわば磁性微粒子が集合した不連続体であり、それぞれの磁性微粒子は単磁区構造となっている。ここで、１つの記録ビットは、複数の磁性微粒子から構成されている。従って、記録密度を高めるためには、磁性微粒子を小さくして、記録ビットの境界の凹凸を減少させなければならない。しかし、磁性微粒子を小さくすると、体積減少に伴う磁化の熱安定性の低下が問題となる。
【０００４】
磁化の熱安定性の目安は、ＫＵＶ／ｋＢＴで与えられる。ここで、ＫＵは磁性微粒子の磁気異方性エネルギー、Ｖは１つの磁性微粒子の体積、ｋＢはボルツマン定数、Ｔは絶対温度である。磁性微粒子を小さくするということは、まさにＶを小さくすることであり、そのままではＫＵＶ／ｋＢＴが小さくなって熱安定性が損なわれる。この問題への対策として、同時にＫＵを大きくすることが考えられるが、このＫＵの増加は、記録媒体の保磁力の増加をもたらす。これに対して、磁気ヘッドによる書き込み磁界強度は、ヘッド内の磁極を構成する軟磁性材料の飽和磁束密度でほぼ決定されてしまう。従って、保磁力が、この書き込み磁界強度の限界から決まる許容値を超えると書き込みが不可能となってしまう。
【０００５】
このような磁化の熱安定性の問題を解決する方法として、ＫＵの大きな磁性材料を用いる一方で、書き込み磁界印加の直前に記録媒体に熱を加えることによって、保磁力を小さくして書き込みを行う、いわゆる熱アシスト磁気記録方式が提案されている。この方式は、磁気ドミネント記録方式と光ドミネント記録方式とに大別される。磁気ドミネント記録方式においては、書き込みの主体は電磁コイル素子であり、光の放射径はトラック幅（記録幅）に比べて大きくなっている。一方、光ドミネント記録方式においては、書き込みの主体は光放射部であり、光の放射径はトラック幅（記録幅）とほぼ同じとなっている。すなわち、磁気ドミネント記録方式は、空間分解能を磁界に持たせているのに対し、光ドミネント記録方式は、空間分解能を光に持たせている。
【０００６】
このような熱アシスト磁気ヘッド記録装置として、特許文献１及び２及び非特許文献１には、媒体対向面に導電性の板状の近接場光発生部を配置し、これに対して媒体側とは反対の側から光を照射することにより近接場光を発生させる熱アシスト磁気ヘッドが開示されている。近接場光発生部の一端には尖った先端部が形成されており、近接場光は主としてこの先端部から放射される。なお、特許文献１の図３では、近接場光発生部としての金属膜の隣に別の金属膜を配置している。
【特許文献１】特開２００１−２５５２５４号公報
【特許文献２】特開２００３−１１４１８４号公報
【非特許文献１】Ｔ． Ｍａｔｓｕｍｏｔｏ ｅｔ ａｌ．， Ｎｅａｒ−Ｆｉｅｌｄ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｐｒｏｂｅ ｗｉｔｈ Ａ Ｂｅａｋｅｄ ＭｅｔａｌｌｉｃＰｌａｔｅ ｆｏｒ Ｔｈｅｒｍａｌｌｙ Ａｓｓｉｓｔｅｄ ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｒｅｃｏｒｄｉｎｇ， ｐｐ． ６−７， ＭＯＲＩＳ２００６ ＷＯＲＫＳＨＯＰ ＴｅｃｈｎｉｃａｌＤｉｇｅｓｔ， Ｊｕｎｅ ６−８， ２００３
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、従来の熱アシスト磁気ヘッドにおいては、近接場光の発光強度が十分ではなく、更なる改善が期待されている。
【０００８】
本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、高い発光強度が得られる近接場光発生素子、近接場光発生素子を用いることで十分に記録媒体の加熱を行うことが可能な熱アシスト磁気ヘッド並びにヘッドジンバルアセンブリ、及び加熱効率を上げることで高密度の書き込みを可能とするハードディスク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】
【０００９】
上述の課題を解決するため、本発明に係る近接場光発生素子は、光の入射に応答して近接場光を発生する近接場光発生素子において、先端部を有する金属体と、金属体の先端部の突出方向の延長線上に離隔して配置された第１誘電体と、先端部と第１誘電体との間に介在する第２誘電体とを備え、第１誘電体の屈折率は、第２誘電体の屈折率よりも大きいことを特徴とする。
【００１０】
金属体に光が入射すると金属原子が入射光に応じて共鳴し、先端部から近接場光が発生する。金属体の突出方向に単に第１誘電体が位置すると、周囲が空気の場合よりも光強度が低下する場合があるが、先端部と第１誘電体との間に低屈折率の第２誘電体を介在させると光強度が通常よりも増加する現象が観察された。
【００１１】
特に、先端部と第１誘電体との間の最短距離が、１ｎｍ以上１００ｎｍ以下に設定されることで、光強度の十分な増加を達成することができる。
【００１２】
また、本発明に係る熱アシスト磁気ヘッドは、上記近接場光発生素子と、光が入力される光入射面と、金属体が形成された光出射面を有するコアと、コアの周囲に形成されたクラッドと、光の入射に応答して近接場光発生素子によって加熱される磁気記録領域に磁界を与える磁気記録素子とを備えることを特徴とする。
【００１３】
コアの光入射面から入射した光は、光出射面に設けられた近接場光発生素子に照射される。上述の近接場光発生素子は、光の入射に応じて高強度の近接場光を発生するので十分に記録媒体の加熱を行うことできる。
【００１４】
また、本発明に係るヘッドジンバルアセンブリは、上述の熱アシスト磁気ヘッドと、熱アシスト磁気ヘッドが取り付けられたサスペンションとを備えている。本ヘッドジンバルアセンブリにおいては、熱アシスト磁気ヘッドが、高強度の近接場光を発生するので、これをハードディスク装置に組み込んだ場合には、高密度の光を発生することができる。
【００１５】
また、本発明に係るハードディスク装置は、上述のヘッドジンバルアセンブリと、近接場光発生素子に対向する磁気記録媒体とを備える。上述のハードディスク装置によれば、ヘッドジンバルアセンブリの熱アシスト磁気ヘッドによる加熱効率が上がるため、保持力の高い磁性微粒子を磁気記録媒体に用いることができ、したがって、高密度の書き込みをすることができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の近接場光発生素子によれば、高い発光強度が得られ、したがって、この近接場光発生素子を搭載した熱アシストヘッド及びヘッドジンバルアセンブリによれば、十分に記録媒体の加熱を行うことでき、ハードディスク装置によれば、高密度の書き込みを行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、実施の形態に係る近接場光発生素子、熱アシスト磁気ヘッド、ヘッドジンバルアセンブリ及びハードディスク装置について説明する。同一要素には同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。
【００１８】
図１は、実施の形態に係るハードディスク装置の斜視図である。
【００１９】
ハードディスク装置１００は、スピンドルモータ１１の回転軸の回りを回転する複数の磁気記録媒体である磁気ディスク１０、熱アシスト磁気ヘッド２１をトラック上に位置決めするためのアセンブリキャリッジ装置１２、この熱アシスト磁気ヘッド２１の書き込み及び読み出し動作を制御し、さらに後に詳述する熱アシスト磁気記録用のレーザ光を発生させる光源であるレーザダイオードを制御するための記録再生及び発光制御回路（制御回路）１３を備えている。
【００２０】
アセンブリキャリッジ装置１２には、複数の駆動アーム１４が設けられている。これらの駆動アーム１４は、ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）１５によってピボットベアリング軸１６を中心にして揺動可能であり、この軸１６に沿った方向に積層されている。各駆動アーム１４の先端部には、ヘッドジンバルアセンブリ（ＨＧＡ）１７が取り付けられている。各ＨＧＡ１７には、熱アシスト磁気ヘッド２１が、各磁気ディスク１０の表面に対向するように設けられている。磁気ディスク１０の表面に対向する面が熱アシスト磁気ヘッド２１の媒体対向面Ｓ（エアベアリング面とも呼ばれる）である。なお、磁気ディスク１０、駆動アーム１４、ＨＧＡ１７及び熱アシスト磁気ヘッド２１は、単数であってもよい。
【００２１】
図２は、ＨＧＡ１７の斜視図である。同図は、ＨＧＡ１７の媒体対向面Ｓを上にして示してある。
【００２２】
ＨＧＡ１７は、サスペンション２０の先端部に、熱アシスト磁気ヘッド２１を固着し、さらにその熱アシスト磁気ヘッド２１の端子電極に配線部材２０３の一端を電気的に接続して構成される。サスペンション２０は、ロードビーム２００と、このロードビーム２００上に固着され支持された弾性を有するフレクシャ２０１と、フレックシャの先端に板ばね状に形成されたタング部２０４と、ロードビーム２００の基部に設けられたベースプレート２０２と、フレクシャ２０１上に設けられておりリード導体及びその両端に電気的に接続された接続パッドからなる配線部材２０３とから主として構成されている。
【００２３】
なお、ＨＧＡ１７におけるサスペンションの構造は、以上述べた構造に限定されるものではないことは明らかである。なお、図示されていないが、サスペンション２０の途中にヘッド駆動用ＩＣチップを装着してもよい。
【００２４】
図３は、図１に示した熱アシスト磁気ヘッド２１の近傍の拡大斜視図である。
【００２５】
サスペンション２０の先端部に熱アシスト磁気ヘッド２１が取り付けられている。熱アシスト磁気ヘッド２１は、スライダー１と光源ユニット２とを貼りあわせてなる。スライダー１は、スライダー基板１ＡのＹＺ平面上に形成された磁気ヘッド部１Ｂを備えている。磁気ヘッド部１Ｂの−Ｚ方向のＸＹ平面は媒体対向面Ｓを成している。一方、光源ユニット２は、光源支持基板２ＡのＹＺ平面上に絶縁層２Ｂを備えており、絶縁層２ＢのＹＺ平面上に発光素子３が固定されている。
【００２６】
磁気ヘッド部１Ｂは、絶縁体内埋設された複数の素子を備えている。これらの素子は、電流の供給によって磁界を発生する螺旋状のコイル５と、コイル５において発生した磁束を媒体対向面Ｓまで導くようにコイル中心から延びた主磁極６と、媒体対向面Ｓ上に露出した磁気感応面を有する磁気抵抗効果素子（ＭＲ素子）７と、周囲の絶縁体をクラッドとしてＺ軸方向に沿って延びる導波路のコア４である。
【００２７】
なお、主磁極６は媒体対向面Ｓ上に露出しているが、主磁極６は磁気ディスク１０の表面にある記録領域Ｒに磁界を与えることができる位置であれば、媒体対向面Ｓ上に露出している必要はない。また、主磁極６の近傍には必要に応じて副磁極が設けられ、主磁極６からの磁力線が記録領域Ｒを介して副磁極に流れるようにしてもよい。
【００２８】
コア４は、発光素子３からの光が入射する光入射面４ＡをＺ軸の正方向のＸＹ平面上に有しており、負方向のＸＹ平面、すなわち媒体対向面Ｓ上に光出射面４Ｂを備えている。発光素子３は、本例では端面発光型のレーザダイオードであり、ＸＹ平面に平行な端面から出射されたレーザ光は、光入射面４Ａを介してコア４内に入り、光出射面４Ｂ上に形成された近接場光発生素子８に照射される。
【００２９】
近接場光発生素子８は、入射光に共鳴して近接場光を発生し、この近接場光によって記録領域Ｒが加熱される。加熱された記録領域Ｒに主磁極６からの磁力線が入ると、記録領域Ｒに情報が書き込まれる。
【００３０】
磁気ヘッド部１ＢのＸ軸の負方向のＹＺ平面上には、複数の電極パッドからなる電極パッド群Ｇ１が形成されている。それぞれの電極パッドは、コイル５の両端、ＭＲ素子７の上下の電極に接続されている。ＭＲ素子７は、磁化の向きが固定された固定層と、周辺の磁界に応じて磁化の向きが偏向するフリー層を積層してなり、フリー層と固定層の磁化の向きの相違に応じて、磁気抵抗が変化する。すなわち、記録領域Ｒの周囲に発生する磁界に感応して、ＭＲ素子７の磁気抵抗が変化し、電極パッド群Ｇ１の中の一対の電極パッド間を流れる電流が変化する。なお、フリー層のＹ軸方向両端にはハードマグネットが配置されている。
【００３１】
書き込み時には、電極パッド群Ｇ１の中の別の一対の電極パッド間に電流を流し、コイル５の両端間を電流が流れるようにする。なお、磁気記録素子は垂直磁気記録型のものが好ましい。電極パッド群Ｇ１内の電極パッドは、サスペンション２０上に形成された第２の電極パッド群Ｇ２に電気的に接続され、配線部材２０３を介して外部に接続されている。なお、配線部材２０３に接続される第２の電極パッド群Ｇ２には、発光素子３に駆動電流を供給するための一対の電極パッドも含まれており、この電極パッド間に駆動電流を流すことで、発光素子３は発光する。
【００３２】
なお、コア４の形状としては様々ものが挙げられるが、本例ではＺ軸に沿って直線的に延びている。なお、説明の明確化のため、コア４は発光素子３からの光の光路と同一符号で示している。
【００３３】
スライダー基板１Ａ及び光源支持基板２Ａは、例えばアルティック（Ａｌ２Ｏ３−ＴｉＣ）から構成されている。これらの基板１Ａ，２Ａに熱伝導性が高い基板を使用した場合には、基板が放熱機能を有することになる。光源支持基板２ＡのＺ軸の正方向側のＸＹ面は、サスペンション２０の裏面に貼り付けられている。
【００３４】
磁気ヘッド部１ＢはＭＲ素子７、クラッド、コア４、コイル５及び主磁極６をＸ軸に沿って積層してなるが、この積層方向はトラック内の記録領域Ｒの配列方向に沿っており、トラック幅はＹ軸に平行である。
【００３５】
図４は、近接場光発生素子８の近傍の斜視図である。
【００３６】
近接場光発生素子８は、寸法が５００ｎｍ以下の近接場光発生部（プラズモン・プローブ）としての金属体８Ａと、金属体８Ａに近接した誘電体８Ｂを備えている。金属体８Ａの媒体対向面Ｓ側の表面は露出している。
【００３７】
発光素子３からの光が金属体８Ａに照射されることで近接場光が発生する。金属体８Ａに光を照射すると、金属体８Ａを構成する金属内の電子がプラズマ振動し、その先端部において電界の集中が生じる。この近接場光の拡がりＱは、金属体８Ａの先端部８ＡＴの半径程度となるため、この先端部８ＡＴの半径ｒをトラック幅以下とすれば、擬似的に出射光が回折限界以下にまで絞り込まれた効果を奏する。なお、説明の便宜上、各要素の寸法は実際のものとは異なって記載されている。
【００３８】
また、金属体８Ａは、主磁極６に近い方に位置する先端部８ＡＴと、主磁極６から遠い方に位置する基端部分８ＡＢとからなり、近接場光は金属体８Ａの先端部８ＡＴに集中して発生する。これらの位置は逆であってもよい。
【００３９】
先端部８ＡＴと第１誘電体８Ｂとの間には、第２誘電体８Ｃが介在している。金属体８Ａが媒体対向面を除いて完全にコア４内に埋め込まれている場合には、第２誘電体８Ｃはコア４内に埋め込まれている。第１誘電体８Ｂの屈折率ｎ１は、第２誘電体８Ｃの屈折率ｎ２よりも高い。金属体８Ａの側面が若干露出している場合には、第２誘電体８Ｃは磁気ヘッド部周囲の気体となる。この気体としては、空気が挙げられるが、窒素や希ガスなどが含まれている場合もある。
【００４０】
以上のように、上述の近接場光発生素子８は、光の入射に応答して近接場光を発生する近接場光発生素子において、先端部８ＡＴを有する金属体８Ａと、金属体８Ａの先端部８ＡＴの突出方向（Ｘ軸負方向）の延長線上に離隔して配置された第１誘電体８Ｂと、先端部８ＡＴと第１誘電体８Ｂとの間に介在する第２誘電体８Ｃとを備え、第１誘電体８Ｂの屈折率ｎ１は、第２誘電体８Ｃの屈折率ｎ２よりも大きい。
【００４１】
金属体８Ａに光が入射すると金属原子が入射光に応じて共鳴し、先端部８ＡＴから近接場光が発生する。金属体８Ａの突出方向に単に第１誘電体８Ｂが位置すると、周囲が空気（気体）の場合よりも光強度が低下する場合があるが、先端部８ＡＴと第１誘電体８Ｂとの間に低屈折率の第２誘電体８Ｃを介在させると、光強度が通常よりも増加する現象が観察された。
【００４２】
なお、第１誘電体８ＢのＸ軸方向の寸法Ｘ１、先端部８ＡＴと第１誘電体８Ｂとの間の離隔距離（第２誘電体８ＣのＸ軸方向厚み）Ｘ２、金属体８ＡのＸ軸方向の寸法Ｘ３、第１誘電体８ＢのＹ軸方向の寸法Ｙ１、金属体８Ａの寸法Ｙ３、第１誘電体８Ｂの厚みＺ１、金属体８Ａの厚みＺ３の好適範囲は以下の通りであり、この場合には十分な近接場光を発生することができる。
（好適な寸法の範囲）
Ｘ１：５ｎｍ以上３００ｎｍ以下
Ｘ２：１ｎｍ以上１００ｎｍ以下
Ｘ３：１０ｎｍ以上３００ｎｍ以下
Ｙ１：１０ｎｍ以上５００ｎｍ以下
Ｙ３：１０ｎｍ以上５００ｎｍ以下
Ｚ１：１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下
Ｚ３：１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下
【００４３】
特に、先端部８ＡＴと第１誘電体８Ｂとの間の最短距離Ｘ２が、１ｎｍ以上１００ｎｍ以下に設定されることで、光強度の十分な増加を達成することができる。
【００４４】
金属体８Ａは均一な材料からなることとしてもよいが、異なる材料からなる複数の金属領域８Ａ１，８Ａ２から構成されることともよい。本例では、金属体８Ａは、先端部８ＡＴを含む第１金属領域８Ａ１と、基端部８ＡＢを含む第２金属領域８Ａ２とから構成されていることとする。第１金属領域８Ａ１の材料（ａ）及び第２金属領域８Ａ２の材料（ｂ）に採用できる材料の組み合わせ（ａ，ｂ）は、以下の組み合わせ群から選択することができる。
【００４５】
材料の組み合わせ（ａ，ｂ）＝（Ａｇ，Ａｌ）、（Ａｕ，Ａｌ）、（Ａｕ，Ｒｕ）、（Ａｕ，Ｐｔ）、（ＡｕＣｕ，Ｐｔ）、（ＡｕＣｕ，Ｉｎ）、（ＡｕＣｕ，Ａｌ）、（ＡｕＣｕ，Ｐｄ）、（Ａｕ，Ｐｄ）、（Ａｕ，Ｉｎ）、（Ａｕ，Ｒｈ）、（ＡｕＣｕ，Ｒｈ）、（Ａｇ，Ｉｎ）、（Ａｇ，Ｒｈ）、（Ａｇ，Ｒｕ）、（Ａｇ，Ｐｔ）、（Ａｌ，Ｒｈ）、（Ａｌ，Ｒｕ）、（Ａｌ，Ｐｔ）。
【００４６】
また、第１誘電体８Ｂの材料としては以下のものを採用することができる。但し、括弧内は、材料の可視光に対する屈折率ｎ１を示す。
・ＳｉＯ２（ｎ１＝１．５）
・ＴｉＯ２（ｎ１＝３．０）
・Ｔａ２Ｏ５（ｎ１＝２．２）
・ＨｆＯ（ｎ１＝１．９６）
【００４７】
第２誘電体８Ｃの材料としては、固体又は気体を採用することができる。
【００４８】
図５は、図４における先端部近傍のＶ−Ｖ矢印断面図であり、第２誘電体８Ｃが固体の場合を示す。本例の場合、離隔距離Ｘ２は、第２誘電体８Ｃの厚みに相当している。
【００４９】
この場合、第２誘電体８Ｃの材料としては、以下のものを採用することができる。但し、括弧内は、材料の可視光に対する屈折率ｎ１を示す。
・空気（ｎ２＝１．０）
・ＳｉＯ２（ｎ２＝１．５）
・Ａｌ２Ｏ３（ｎ２＝１．６）
・ＭｇＯ（ｎ２＝１．７２）
【００５０】
図６は、第２誘電体８Ｃが気体の場合における図４の先端部近傍のＶ−Ｖ矢印断面図である。本例の場合、離隔距離Ｘ２は、金属体８Ａと第１誘電体８Ｂとの間には気体が充填されたギャップを示している。
【００５１】
この場合、第２誘電体８Ｃの材料としては、一例として以下のものを採用することができる。但し、括弧内は、材料の可視光に対する屈折率ｎ１を示す。
・ 空気（ｎ２＝１）
・ 二酸化炭素（ｎ２＝１．０００５）
【００５２】
なお、上述のように選択された材料は、ｎ１＞ｎ２の関係を満たす。
【００５３】
図７は、金属体８Ａへの入射光の波長と近接場光の光強度（ａ．ｕ．）の関係示すグラフである。
【００５４】
入射光の波長７００ｎｍにおいて、最も高い光強度を示すデータは＊Ｃ、最も低い光強度を示すデータは＊Ｂ、中間の光強度を示すデータは＊Ａである。
【００５５】
これらのデータの条件は以下の通りである。
（１）共通条件
・金属体８Ａの形状（図４に示した三角形）
・各要素の寸法
Ｘ１：１００ｎｍ
Ｘ２：３ｎｍ
Ｘ３：１００ｎｍ
Ｙ１：１１７ｎｍ
Ｙ３：１１７ｎｍ
Ｚ１：３０ｎｍ
Ｚ３：３０ｎｍ
・金属体８Ａの材料（ａ，ｂ）＝（Ａｇ，Ａｌ）
・ＡｇのＸ方向長５０ｎｍ
・ＡｌのＸ方向長５０ｎｍ
・入射光の波長：４００ｎｍ〜８００ｎｍ
・第２誘電体８Ｃの屈折率ｎ２＝１．５
・第２誘電体８Ｃの材料＝ＳｉＯ２
（２）データごとの条件
・第１誘電体８Ｂの屈折率
＊Ａ：ｎ１＝１．５（第１誘電体なし）
・第１誘電体８Ｂの材料＝第２誘電体８Ｃの材料
＊Ｂ：ｎ１＝１．０
・第１誘電体８Ｂの材料＝Ａｉｒ（材料なし）
＊Ｃ：ｎ１＝２．１
・第１誘電体８Ｂの材料＝Ｔａ２Ｏ５
【００５６】
以上のグラフから、ｎ１＞ｎ２の条件を満たす場合（＝＊Ｃ）、波長７００ｎｍにおいて光強度４５００（ａ．ｕ．）以上が得られている。単純に、屈折率の低い第１誘電体８Ｂのみを配置した場合（＝＊Ｂ）、何も配置しない場合（＝＊Ａ）よりも光強度が低下している。ｎ１＞ｎ２の条件を満たす場合、入射光波長６００ｎｍ〜８００ｎｍの範囲において、常に光強度が高くなっている。
【００５７】
グラフを詳細に検討すると、共鳴波長は７００ｎｍ付近に存在し、プラズモンピーク付近で鏡映効果が観察される。この結果から、プラズモンが強く現れる波長領域で第１誘電体８Ｂの屈折率（∝誘電率）ｎ１が周囲に存在する第２誘電体８Ｃの屈折率ｎ２より低い場合には、第１誘電体８Ｂが存在しない場合よりも、光強度は低くなることが分かる。また、プラズモンが強く現れる波長領域で第１誘電体８Ｂの屈折率ｎ１が周囲に存在する第２誘電体８Ｃの屈折率ｎ２より高い場合には、第１誘電体８Ｂが存在しない場合よりも、光強度は高くなることが分かる。
【００５８】
図８〜図１３は、共鳴ピーク波長における近接場光の入射光に対する波長変位（ｎｍ）と光強度の関係を示すグラフである。
【００５９】
入射光の波長から数十ｎｍほどシフトした位置に近接場光の強度ピークが現れる。各図のグラフの条件及び結果は、以下の通りである。なお、記載しない条件は上記条件と同一である。
（図８のグラフ：ｎ１＝ｎ２：Ｘ２＝５ｎｍ）
・ｎ１＝１．５（第１誘電体なし：材料＝第２誘電体と同一）
・ｎ２＝１．５（材料＝ＳｉＯ２ （不純物添加なし）
・結果：ピークの光強度＝１．１×１０３（Ｖ／ｍ）２
（図９のグラフ：ｎ１＞ｎ２：Ｘ２＝５ｎｍ）
・ｎ１＝２．２（材料＝Ｔａ２Ｏ５）
・ｎ２＝１．５（材料＝ＳｉＯ２ （不純物添加なし）
・結果：ピークの光強度＝１．２×１０３（Ｖ／ｍ）２
（図１０のグラフ：ｎ１＜ｎ２：Ｘ２＝５ｎｍ）
・ｎ１＝１．０（材料＝空気（材料なし））
・ｎ２＝１．５（材料＝ＳｉＯ２ （不純物添加なし）
・結果：ピークの光強度＝１．０×１０３（Ｖ／ｍ）２
（図１１のグラフ：ｎ１＝ｎ２：Ｘ２＝５ｎｍ）
・ｎ１＝２．２（第１誘電体なし：材料＝第２誘電体と同一）
・ｎ２＝２．２（材料＝Ｔａ２Ｏ５）
・結果：ピークの光強度＝６．５×１０２（Ｖ／ｍ）２
（図１２のグラフ：ｎ１＞ｎ２：Ｘ２＝５ｎｍ）
・ｎ１＝３．０（材料＝ＴｉＯ２）
・ｎ２＝２．２（材料＝Ｔａ２Ｏ５）
・結果：ピークの光強度＝８．０×１０２（Ｖ／ｍ）２
（図１３のグラフ：ｎ１＜ｎ２：Ｘ２＝５ｎｍ）
・ｎ１＝１．５（材料＝ＳｉＯ２ （不純物添加なし）
・ｎ２＝２．２（材料＝Ｔａ２Ｏ５）
・結果：ピークの光強度＝５．５×１０２（Ｖ／ｍ）２
【００６０】
以上のように、いずれの場合においても、ｎ１＞ｎ２の条件を満たす場合、高い光強度が得られている。
【００６１】
次に、上述の近接場光発生素子８の製造方法について図１４及び図１５を用いて説明する。なお、図１４の（ａ−１）、（ｂ−１）、（ｃ−１）、（ｄ−１）、（ｅ−１）、（ｆ−１）は中間体のＸＹ断面図であり、（ａ−２）、（ｂ−２）、（ｃ−２）、（ｄ−２）、（ｅ−２）、（ｆ−２）は中間体の斜視図である。また、図１５の（ａ−１）、（ｂ−１）、（ｃ−１）、（ｄ−１）、（ｅ−１）は中間体のＸＹ断面図であり、（ａ−２）、（ｂ−２）、（ｃ−２）、（ｄ−２）、（ｅ−２）は中間体の斜視図である。各層の堆積にはスパッタ法を用いる。
【００６２】
まず、図１４（ａ−１），（ａ−２）に示すように、下部クラッドとなる第１層（Ａｌ２Ｏ３）Ｌ１上に、第１のコアとなる第２層（ＴａＯｘ）Ｌ２、金属体８Ａとなる第３層（Ａｕ）Ｌ３及び第４層（ＡｕＣｕ）Ｌ４を順次堆積する。なお、金属体８Ａの堆積にはメッキ法を用いてもよい。
【００６３】
次に、図１４（ｂ−１），（ｂ−２）に示すように、露出した第４層Ｌ４の上面にフォトレジストを塗布し、フォトリソグラフィ技術によってパターニングすることで、Ｚ軸に沿って延びたレジストパターンＲＰを形成する。レジストパターンＲＰは根元が幅方向に沿って抉られた形状を有しており、所謂アンダーカットが形成されている。
【００６４】
次に、図１４（ｃ−１），（ｃ−２）に示すように、レジストパターンＲＰをマスクとして、第４層Ｌ４の表面から第２層Ｌ２が露出するまでイオンミリングを行い、レジストパターンＲＰ直下の金属層を残して周辺の層を除去する。アンダーカットのレジストパターンＲＰ直下の金属層は、これを構成する第３層Ｌ３及び第４層Ｌ４が基板表面に対して斜めから衝突するイオンによってエッチングされるため、断面が略三角形状に変化する。
【００６５】
次に、図１４（ｄ−１），（ｄ−２）に示すように、レジストパターンＲＰをマスクとして、第２層Ｌ２の表面上に第２のコアとなる第５層（ＴａＯｘ）Ｌ５を堆積する。この堆積により、第３層Ｌ３及び第４層Ｌ４は、第５層Ｌ５内に埋設される。さらに、このレジストパターンＲＰを剥離する。
【００６６】
次に、図１４（ｅ−１），（ｅ−２）に示すように、基板表面上に新たなフォトレジストを塗布し、その媒体対向面側の領域が残留するレジストパターンＲＰを形成する。このレジストパターンＲＰをマスクとして、媒体対向面とは反対側の領域を第２層Ｌ２の表面が露出するまでイオンミリングして、媒体対向面とは反対側の第５層Ｌ５及び金属層を除去する。
【００６７】
次に、図１４（ｆ−１），（ｆ−２）に示すように、前工程のレジストパターンＲＰをマスクとして、第５層Ｌ５の除去によって露出した第２層Ｌ２の表面上に、第３のコアとなる第６層（ＴａＯｘ）Ｌ６を堆積する。
【００６８】
次に、図１５（ａ−１），（ａ−２）に示すように、新たに形成された第６層Ｌ６上にのみ図示しないレジストパターンを形成し、これをマスクとして、媒体対向面側の領域に位置する第５層Ｌ５及び第４層Ｌ４上に第２誘電体層８Ｃとなる第７層Ｌ７及び第１誘電体層８Ｂとなる第８層Ｌ８を順次堆積する。
【００６９】
次に、図１５（ｂ−１），（ｂ−２）に示すように、第４のコアとなる第９層（ＴａＯｘ）Ｌ９を基板の露出表面上に堆積する。
【００７０】
次に、図１５（ｃ−１），（ｃ−２）に示すように、金属層に沿ってＺ軸に延びる図示しない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、基板の表面から第１層Ｌ１の表面が露出するまでエッチングを行い、マスク周辺領域に存在する第９層Ｌ９、第８層Ｌ８、第７層Ｌ７、第６層Ｌ６、第５層Ｌ５、第２層Ｌ２を除去する。このエッチングにはＲＩＥ（反応性イオンエッチング）を用いる。ＲＩＥ時のエッチングガスはＣｌ２＋ＢＣｌ３である。
【００７１】
次に、図１５（ｄ−１），（ｄ−２）に示すように、上部クラッドとなる第１０層（Ａｌ２Ｏ３）Ｌ１０を露出した第１層Ｌ１の表面及び第９層Ｌ９の表面上に堆積する。
【００７２】
次に、図１５（ｅ−１），（ｅ−２）に示すように、金属層を構成する第３層Ｌ３及び第４層Ｌ４が所望のＺ軸方向厚さになるまで、媒体対向面側から基板をラッピングして研磨する。これにより、近接場光発生素子を形成することができる。なお、図６のように金属体８Ａと第１誘電体８Ｂの間の固体誘電体を除去する場合には、媒体対向面側から固体誘電体に対して選択的にドライエッチングが行われるようにイオンミリングを行うか、媒体対向面を化学機械研磨する際の研磨剤を適当に選択することによって、選択的に固体誘電体を除去すればよい。すなわち、固体誘電体の硬度は、周辺の金属体８Ａ及び第１誘電体８Ｂよりも低く設定されている。
【００７３】
図１６は、金属体８Ａの平面形状（ＸＹ平面形状）の変形例を示す平面図である。なお、図面上側の頂点が先端部８ＡＴを示している。
【００７４】
図１６（１−１）の金属体８Ａは三角形状であり、単一の材料からなる。
【００７５】
図１６（２−１）の金属体８Ａは三角形の底辺を外側に膨らむ曲線８Ｒに変更した扇形状であり、単一の材料からなる。
【００７６】
図１６（３−１）の金属体８Ａは三角形の底辺側の領域を長方形ＳＱに変更した形状であり、単一の材料からなる。
【００７７】
図１６（４−１）の金属体８Ａは長方形ＳＱの一辺に連続する半円形ＳＳの領域を備えた形状であり、単一の材料からなる。長方形ＳＱから最も遠い位置が先端部８ＡＴとなる。
【００７８】
図１６（１−２）は、図１６（１−１）の金属体８Ａの三角形の底辺と斜辺の成す角部Ｃを丸く加工したものである。
【００７９】
図１６（２−２）は、図１６（２−１）の金属体８Ａの底部曲線と斜辺の成す角部Ｃを丸く加工したものである。
【００８０】
図１６（３−２）は、図１６（３−１）の長方形領域ＳＱの角部Ｃを丸く加工したものである。
【００８１】
図１６（４−２）は、図１６（３−１）の長方形領域ＳＱの角部Ｃを丸く加工したものである。
【００８２】
図１６（１−３）の金属体８Ａは、図１６（１−１）の金属体８Ａを二種類の材料から構成したものであり、上述のように先端部８ＡＴ側の第１金属領域８Ａ１と基端部側の第２金属領域８Ａ２からなる。
【００８３】
図１６（２−３）の金属体８Ａは、図１６（２−１）の金属体８Ａを二種類の材料から構成したものであり、先端部８ＡＴ側の第１金属領域８Ａ１と基端部側の第２金属領域８Ａ２からなる。
【００８４】
図１６（３−３）の金属体８Ａは、図１６（３−１）の金属体８Ａを二種類の材料から構成したものであり、三角形ＴＡの第１金属領域８Ａ１と長方形ＳＱの第２金属領域８Ａ２からなる。
【００８５】
図１６（４−３）の金属体８Ａは、図１６（４−１）の金属体８Ａを二種類の材料から構成したものであり、半円形ＳＳの第１金属領域８Ａ１と長方形ＳＱの第２金属領域８Ａ２からなる。
【００８６】
図１６（５−３）の金属体８Ａは、金属体８Ａを二種類の材料から構成したものであり、三角形ＴＡを第１金属領域８Ａ１から構成し、三角形ＴＡの底辺側の領域が長方形ＳＱの第２金属領域８Ａ２内に含まれるようにしたものである。
【００８７】
図１６（６−３）の金属体８Ａは、金属体８Ａを二種類の材料から構成したものであり、四角形ＳＱ１を第１金属領域８Ａ１から構成し、その１つの頂点を先端部８ＡＴとし、先端部８ＡＴとは反対側の領域が、長方形ＳＱの第２金属領域８Ａ２内に含まれるようにしたものである。
【００８８】
図１６（１−４）、（２−４）、（３−４）、（４−４）、（５−４）、（６−４）は、それぞれ、図１６の（１−３）、（２−３）、（３−３）、（４−３）、（５−３）、（６−３）の第２金属領域８Ａ２の角部Ｃを丸く加工したものである。
【００８９】
上述のように、角部Ｃを丸く加工した場合、この角部Ｃに電界集中が生じにくくなるため、不要な発光が抑制される。なお、先端部８ＡＴの曲率半径ｒ（図４参照）は、角部Ｃの曲率半径よりも小さく設定される方が好ましい。
【００９０】
図１７は、曲率半径ｒを変えた場合の第１誘電体８ＢのＸ方向長Ｘ１と近接場光の光強度（ａ．ｕ．）との関係を示すグラフである。入射光の波長は５００ｎｍである。
【００９１】
データ＊Ｄは曲率半径ｒ＝３０ｎｍの場合の光強度、データ＊Ｅは曲率半径ｒ＝５０ｎｍの場合の光強度、データ＊Ｆは曲率半径ｒ＝１０ｎｍの場合の光強度、データ＊Ｇは曲率半径ｒ＝１０ｎｍの場合の光強度を示す。なお、＊Ｄ，＊Ｅ，＊Ｆ，＊Ｇは、Ｘ２＝５ｎｍの場合のデータを示す。
【００９２】
なお、データ＊ＧのＸ１を１００ｎｍにした構造が、図９のグラフであり、その他のデータ＊Ｄ、＊Ｅ、＊Ｆは、ｎ１＝１．５，ｎ２＝１．０の構造のものである。
【００９３】
同グラフから分かるように、先端部８ＡＴの曲率半径ｒが小さくなるほど発光強度が高くなる傾向にある。また、第１誘電体８Ｂの長さＸ１が長くなるほど、発光強度が高くなる傾向にあるが、曲率半径ｒが１０ｎｍの場合（＊Ｆ）には、Ｘ１＝７０ｎｍ〜１４０ｎｍの範囲で光強度が低下している。光強度の一般的な増加傾向から判断すると、Ｘ方向の長さＸ１は２５ｎｍ以上あることが好ましい。
【００９４】
以上、説明したように、上述の熱アシスト磁気ヘッドは、高屈折率の第１誘電体８Ｂを備えた近接場光発生素子８と、光が入力される光入射面４Ａと、金属体８Ａが形成された光出射面４Ｂを有するコア４と、コア４の周囲に形成されたクラッド（第１層Ｌ１，第１０層Ｌ１０（図１５参照）と、光の入射に応答して近接場光発生素子８によって加熱される磁気記録領域Ｒ（図４参照）に磁界を与える磁気記録素子（主磁極６、コイル５）とを備えている。コア４の光入射面４Ａから入射した光は、光出射面４Ｂに設けられた近接場光発生素子８に照射される。近接場光発生素子８は、光の入射に応じて高強度の近接場光を発生するので十分に記録媒体（磁気ディスク１０の記録領域Ｒ）の加熱を行うことできる。
【００９５】
また、上述のＨＧＡ１７は、上述の熱アシスト磁気ヘッド２１と、熱アシスト磁気ヘッド２１が取り付けられたサスペンション２０とを備えている。ＨＧＡ１７においては、熱アシスト磁気ヘッド２１が、高強度の近接場光を発生するので、これをハードディスク装置１００に組み込んだ場合には、高密度の光を発生することができる。
【００９６】
このハードディスク装置１００は、ＨＧＡ１７と、近接場光発生素子８に対向する磁気記録媒体としての磁気ディスク１０とを備えており、ＨＧＡ１７リの熱アシスト磁気ヘッド２１による加熱効率が上がるため、保持力の高い磁性微粒子を磁気記録媒体に用いることができ、したがって、高密度の書き込みをすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００９７】
【図１】実施の形態に係るハードディスク装置の斜視図である。
【図２】ＨＧＡ１７の斜視図である。
【図３】図１に示した熱アシスト磁気ヘッド２１の近傍の拡大斜視図である。
【図４】近接場光発生素子８の近傍の斜視図である。
【図５】図４における先端部近傍のＶ−Ｖ矢印断面図であり
【図６】第２誘電体８Ｃが気体の場合における図４の先端部近傍のＶ−Ｖ矢印断面図である。
【図７】金属体８Ａへの入射光の波長と近接場光の光強度（ａ．ｕ．）の関係示すグラフである。
【図８】波長変位（ｎｍ）と光強度の関係を示すグラフである。
【図９】波長変位（ｎｍ）と光強度の関係を示すグラフである。
【図１０】波長変位（ｎｍ）と光強度の関係を示すグラフである。
【図１１】波長変位（ｎｍ）と光強度の関係を示すグラフである。
【図１２】波長変位（ｎｍ）と光強度の関係を示すグラフである。
【図１３】波長変位（ｎｍ）と光強度の関係を示すグラフである。
【図１４】製造方法を説明するための図である。
【図１５】製造方法を説明するための図である。
【図１６】金属体８Ａの平面形状の変形例を示す平面図である。
【図１７】曲率半径ｒを変えた場合の第１誘電体８ＢのＸ方向長Ｘ１と近接場光の光強度（ａ．ｕ．）との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【００９８】
１・・・スライダー、１Ａ・・・スライダー基板、１００・・・ハードディスク装置、１Ｂ・・・磁気ヘッド部、２・・・光源ユニット、２Ａ・・・光源支持基板、２Ｂ・・・絶縁層、３・・・発光素子、４・・・コア、４Ｂ・・・光出射面、４Ａ・・・光入射面、５・・・コイル、８Ａ・・・・金属体、８・・・近接場光発生素子、８Ａ１，８Ａ２・・・金属領域、８ＡＴ・・・先端部、８Ｂ・・・誘電体、８Ｃ・・・誘電体、１０・・・磁気ディスク、１１・・・スピンドルモータ、１２・・・アセンブリキャリッジ装置、１４・・・各駆動アーム、１４・・・駆動アーム、１６・・・ピボットベアリング軸、２０・・・サスペンション、２１・・・熱アシスト磁気ヘッド、２００・・・ロードビーム、２０１・・・フレクシャ、２０２・・・ベースプレート、２０３・・・配線部材、２０４・・・タング部、ＰＲ・・・レジストパターン、Ｒ・・・記録領域、ｒ・・・曲率半径、Ｓ・・・媒体対向面。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光の入射に応答して近接場光を発生する近接場光発生素子において、
先端部を有する金属体と、
前記金属体の前記先端部の突出方向の延長線上に離隔して配置された第１誘電体と、
前記先端部と前記第１誘電体との間に介在する第２誘電体と、
を備え、
前記第１誘電体の屈折率は、前記第２誘電体の屈折率よりも大きいことを特徴とする近接場光発生素子。
【請求項２】
前記先端部と前記第１誘電体との間の最短距離は、１ｎｍ以上１００ｎｍ以下に設定されることを特徴とする請求項１に記載の近接場光発生素子。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の近接場光発生素子と、
光が入力される光入射面と、前記金属体が形成された光出射面を有するコアと、
前記コアの周囲に形成されたクラッドと、
光の入射に応答して前記近接場光発生素子によって加熱される磁気記録領域に磁界を与える磁気記録素子と、
を備えることを特徴とする熱アシスト磁気ヘッド。
【請求項４】
請求項３に記載の熱アシスト磁気ヘッドと、
前記熱アシスト磁気ヘッドが取り付けられたサスペンションと、
を備えることを特徴とするヘッドジンバルアセンブリ。
【請求項５】
請求項４に記載のヘッドジンバルアセンブリと、
前記近接場光発生素子に対向する磁気記録媒体と、
を備えることを特徴とするハードディスク装置。
【請求項１】
光の入射に応答して近接場光を発生する近接場光発生素子において、
先端部を有する金属体と、
前記金属体の前記先端部の突出方向の延長線上に離隔して配置された第１誘電体と、
前記先端部と前記第１誘電体との間に介在する第２誘電体と、
を備え、
前記第１誘電体の屈折率は、前記第２誘電体の屈折率よりも大きいことを特徴とする近接場光発生素子。
【請求項２】
前記先端部と前記第１誘電体との間の最短距離は、１ｎｍ以上１００ｎｍ以下に設定されることを特徴とする請求項１に記載の近接場光発生素子。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の近接場光発生素子と、
光が入力される光入射面と、前記金属体が形成された光出射面を有するコアと、
前記コアの周囲に形成されたクラッドと、
光の入射に応答して前記近接場光発生素子によって加熱される磁気記録領域に磁界を与える磁気記録素子と、
を備えることを特徴とする熱アシスト磁気ヘッド。
【請求項４】
請求項３に記載の熱アシスト磁気ヘッドと、
前記熱アシスト磁気ヘッドが取り付けられたサスペンションと、
を備えることを特徴とするヘッドジンバルアセンブリ。
【請求項５】
請求項４に記載のヘッドジンバルアセンブリと、
前記近接場光発生素子に対向する磁気記録媒体と、
を備えることを特徴とするハードディスク装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【公開番号】特開２００８−２５７８１９（Ｐ２００８−２５７８１９Ａ）
【公開日】平成２０年１０月２３日（２００８．１０．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１０１０４１（Ｐ２００７−１０１０４１）
【出願日】平成１９年４月６日（２００７．４．６）
【出願人】（０００００３０６７）ＴＤＫ株式会社 (7,238)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１０月２３日（２００８．１０．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年４月６日（２００７．４．６）
【出願人】（０００００３０６７）ＴＤＫ株式会社 (7,238)
【Ｆターム（参考）】
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