熱補助磁気記録ヘッド及びその製造方法
【課題】熱補助磁気記録ヘッド及びその製造方法を提供する。
【解決手段】磁気記録媒体に磁気記録場を印加するための記録ポールと、該記録ポールと磁気的に連結されて磁路を形成するリターンポールとを備える磁気記録ヘッド；光を生成出射する光源；磁気記録ヘッドの一方の側に位置されて、光源から入力された光の進行をガイドするフォトニック結晶導波路と、フォトニック結晶導波路を介して伝送された光の強度分布を変えることで光フィールドを強化させるナノアパーチャとを備える光伝送モジュール;を備えることを特徴とする熱補助磁気記録ヘッド及びその製造方法である。
【解決手段】磁気記録媒体に磁気記録場を印加するための記録ポールと、該記録ポールと磁気的に連結されて磁路を形成するリターンポールとを備える磁気記録ヘッド；光を生成出射する光源；磁気記録ヘッドの一方の側に位置されて、光源から入力された光の進行をガイドするフォトニック結晶導波路と、フォトニック結晶導波路を介して伝送された光の強度分布を変えることで光フィールドを強化させるナノアパーチャとを備える光伝送モジュール;を備えることを特徴とする熱補助磁気記録ヘッド及びその製造方法である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱補助磁気記録ヘッド及びその製造方法に係り、さらに詳細には、磁気記録ヘッドに光伝送モジュールの集積化が容易になされ、光経路を所望の通りに容易に変更することができる熱補助磁気記録ヘッド及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的な磁気記録方式によっては、垂直磁気記録の磁気記録密度限界である５００Ｇｂ／ｉｎ２以上の記録密度の具現が不可能であると知られている。
【０００３】
磁気情報記録分野では、このような磁気記録密度の限界を克服して、さらに高密度化を実現するための研究が活発に進められている。
【０００４】
高密度化のためには、単位情報が記録される磁気記録媒体のビットサイズを縮小する必要があり、このためには、記録媒体内の結晶粒のサイズを小さくしなければならない。結晶粒のサイズの縮小は、小さな記録ビットの熱的不安定性を増大させるので、保磁力の大きい媒体が必要である。
【０００５】
ところが、磁気記録ヘッドにより記録媒体に印加される磁場の強度は限界があるため、熱的安定性のために保磁力の大きい材料で磁気記録媒体を形成する場合、記録が難しいという問題が発生する。
【０００６】
したがって、これを克服するための方案として、小さな記録ビットの熱的不安定性限界を克服できる保磁力の大きい記録媒体を使用し、この保磁力の大きい記録媒体に局部的に熱を加えることで記録保磁力を低下させて、磁気記録ヘッドから印加された磁場によって記録させる熱補助磁気記録（ｈｅａｔ−ａｓｓｉｓｔｅｄ ｍａｇｎｅｔｉｃ ｒｅｃｏｒｄｉｎｇ）方式が開発されている。熱補助磁気記録方式とは、磁気記録媒体に局部的に熱を加えることによって保磁力を低下させて、磁気記録ヘッドから印加された磁場によって容易に磁化して記録させるものである。かかる熱補助磁気記録方式によれば、磁気記録媒体の結晶粒を小さくしても、熱的安定性を確保することができる。
【０００７】
熱補助磁気記録ヘッド（Ｈｅａｔ−Ａｓｓｉｓｔｅｄ Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｒｅｃｏｒｄｉｎｇ Ｈｅａｄ、以下、ＨＡＭＲヘッドという）には、光を照射して磁気記録媒体を局部的に加熱して、媒体の保磁力を一時的に低下させて記録を促進する近接場発生光伝送モジュールが適用されうる。
【０００８】
図１は、特許文献１に開示されたＨＡＭＲヘッドを示す。
【０００９】
図１を参照すれば、開示された従来のＨＡＭＲヘッドは、磁気記録部２２と、磁気記録媒体１６を加熱するための光伝送モジュールとを備える。
【００１０】
磁気記録部２２は、磁気記録媒体１６に磁気記録場を印加するための記録ポール３０と、ヨーク３５によって記録ポール３０と磁気的に連結されて磁路Ｈを形成するリターンポール３２とを備える。
【００１１】
前記光伝送モジュールは、近接場照明を通じて前記磁気記録媒体１６の所定部位Ａを加熱するためのものであって、光源５２と、光ファイバー５４を通じて光源５２から伝送された光を導波する光導波路５０とを備える。エア軸受面（Ａｉｒ ｂｅａｒｉｎｇ ｓｕｒｆａｃｅ：ＡＢＳ）に近接した前記光導波路５０の先端部には、電磁波放射のための電磁波放射出射構造４６が取り付けられている。
【００１２】
ここで、前記加熱部位Ａは、前記磁気記録媒体１６の相対運動により前記記録ポール３０の近くに位置する。したがって、前記記録ポール３０が加熱された部分に対して垂直磁気記録を行うことによって、熱的不安定性が解消された状態で磁気記録を行うことができる。
【００１３】
前記のように構成された従来のＨＡＭＲヘッドは、前記磁気記録部２２の記録ポール３０に先立って、磁気記録媒体１６に光を照射するように前記光伝送モジュールを設置するに当って、前記記録ポール３０の一方の側に前記光導波路５０を付着する構造を有する。したがって、磁気記録媒体１６の回転による空気動圧によって得られるエア軸受効果によって、前記磁気記録部２２が前記磁気記録媒体１６から浮上するとき、光導波路５０と磁気記録媒体１６との間に一定間隔が維持される。
【００１４】
前記のような従来のＨＡＭＲヘッドでは、光導波路５０が入射された光を直進的に導波して電磁波放射出射構造に伝達するので、光経路が制限され、それにより、光源の設置場所が限定される。したがって、このような光源の設置場所の限界によって、ＨＡＭＲヘッド全体の設計自由度が制限され、実際の製造の自由度も制限される。
【００１５】
また、電磁波放射出射構造を別途に製作して、これを光導波路５０の先端部に取り付けられるので、ウェーハ工程(磁気ヘッド製作と集積化させうる半導体集積化工程)により製作することが困難である。
【特許文献１】米国特許出願公開第２００３／０１９８１４６号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
本発明は、前記問題点に鑑みて案出されたものであって、光源設置の自由度を高め、ウェーハ工程である半導体の一括工程を通じて磁気記録ヘッドと近接場発生光伝送モジュールとを集積化できる熱補助磁気記録ヘッド、及びその製造方法を提供するところにその目的がある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
前記目的を達成するための本発明による熱補助磁気記録ヘッドは、磁気記録媒体に磁気記録場を印加するための記録ポールと、前記記録ポールと磁気的に連結されて磁路を形成するリターンポールとを備える磁気記録ヘッド；光を生成出射する光源；前記磁気記録ヘッドの一方の側に位置し、前記光源から入力された光の進行をガイドするフォトニック結晶導波路と、前記フォトニック結晶導波路を介して伝送された光の強度分布を変えることで光フィールドを強化させるナノアパーチャとを備える光伝送モジュール；を備えることを特徴とする。
【００１８】
前記フォトニック結晶導波路は、屈折率が周期的に変わるフォトニック結晶から少なくとも１列以上の周期性を除去した光導波用の線欠陥領域を備え、前記光導波用の線欠陥領域は、直線形態または少なくとも一つ以上の屈曲を有する形態に形成されてもよい。
【００１９】
前記フォトニック結晶導波路は、入力されて前記光導波用の線欠陥領域によってガイドされる光の一部を誘導して、モニター用の光としてガイドするモニタリング光導波用の線欠陥領域をさらに備えてもよい。
【００２０】
本発明による熱補助磁気記録ヘッドは、前記ガイドされたモニター用の光を受光して、前記フォトニック結晶導波路に入力された光量をモニタリングするモニター用の光検出器をさらに備えてもよい。
【００２１】
前記ナノアパーチャは、特定偏光の光に対して光フィールドを強化させ、前記フォトニック結晶導波路は、前記ナノアパーチャによって光フィールドが強化されるように、前記ナノアパーチャに適した特定偏光の光をガイドするように偏光制御機能を有するように形成されてもよい。
【００２２】
前記ナノアパーチャは、Ｃ型ナノアパーチャと、スロットと該スロットの周辺に複数のグルーブとが形成されたスロット型ナノアパーチャとのうちいずれか一つを備えてもよい。
【００２３】
前記フォトニック結晶導波路の前記磁気記録ヘッドから遠い側、または前記磁気記録ヘッドの前記フォトニック結晶導波路から遠い側に読み取りセンサーをさらに備えてもよい。
【００２４】
前記磁気記録ヘッドと前記フォトニック結晶導波路の一方の側との間、及び前記フォトニック結晶導波路の他方の側のうち少なくともいずれか一方の側にクラッド層をさらに備えてもよい。
【００２５】
前記目的を達成するための本発明による熱補助磁気記録ヘッドの製造方法は、磁気記録媒体に磁気記録場を印加するための記録ポールと、前記記録ポールと磁気的に連結されて磁路を形成するリターンポールとを備える磁気記録ヘッドを形成する段階と、前記磁気記録ヘッド上に光伝送モジュールを形成する段階とを含み、前記光伝送モジュールを形成する段階は、前記磁気記録ヘッド上に導波路層を蒸着する段階と、前記導波路層をパターニングして光の進行をガイドするフォトニック結晶導波路を形成する段階と、前記フォトニック結晶導波路の出力領域に前記フォトニック結晶導波路を介して伝送された光の強度分布を変えることで、光フィールドを強化させるナノアパーチャを形成する段階とを含むことを特徴とする。
【００２６】
前記フォトニック結晶導波路は、前記導波路層にナノインプリント、または電子リソグラフィ及び乾式エッチングを含む工程によって形成することができる。
【００２７】
前記ナノアパーチャを形成する段階は、前記フォトニック結晶導波路の出力領域に金属層が存在するように形成する段階と、前記出力領域に存在する前記金属層部分が露出されたフォトレジスト層を形成する段階と、ＦＩＢ工程または乾式エッチング工程を通じて、前記金属層にナノアパーチャを形成し、フォトレジスト層を除去する段階とを含むことができる。
【００２８】
前記金属層が存在するように形成する段階は、前記フォトニック結晶導波路層上にフォトレジスト層をコーティングする段階と、ナノアパーチャを形成する前記フォトニック結晶導波路の出力領域を露光する段階と、前記露光された領域を現像して、前記出力領域のフォトレジスト層を除去する段階と、金属を蒸着する段階と、残りのフォトレジスト層を除去して、前記出力領域にのみ金属層が存在するようにする段階とを含むことができる。
【００２９】
前記磁気記録ヘッドを形成する段階と前記光伝送モジュールを形成する段階との間に、前記磁気記録ヘッド上にクラッド層を形成する段階をさらに含んで、前記磁気記録ヘッドと光伝送モジュールとの間にクラッド層を形成することができる。
【発明の効果】
【００３０】
本発明による熱補助磁気記録ヘッド及びその製造方法によれば、フォトニック結晶導波路を使用することにより、光源設置の自由度を高め、ウェーハ工程である半導体の一括工程を通じて磁気記録ヘッドと近接場発生光伝送モジュールとを集積化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
以下、添付された図面を参照して本発明の望ましい実施形態による熱補助磁気記録ヘッド及びその製造方法を詳細に説明する。
【００３２】
図２は、本発明の一実施形態による熱補助磁気記録ヘッドを概略的に示し、図３は、本発明の他の実施形態による熱補助磁気記録ヘッドを概略的に示す図である。
【００３３】
図２及び図３を参照すれば、本発明による熱補助磁気記録ヘッドは、磁気記録ヘッド１１０と、光を生成出射する光源１３０と、磁気記録ヘッド１１０の一方の側に位置され、光源１３０側から入力された光を伝送する光伝送モジュール１５０とを備えて構成される。前記光伝送モジュール１５０は、光源１３０方向から出射された光を伝送して磁気記録媒体１００の一部領域Ｂに光を照射することによって、磁気記録媒体１００を局所的に加熱して磁気記録媒体１００の保磁力を一時的に低下させて記録を促進する。
【００３４】
前記磁気記録ヘッド１１０は、磁気記録媒体１００に磁気記録場を印加するための記録ポール(Ｐ１)１１１と、この記録ポール１１１と磁気的に連結されて磁路を形成するリターンポール(Ｐ２)１１３とを備える。磁気記録ヘッド１１０は、前記記録ポール１１１とリターンポール１１３とを磁気的に連結するヨーク１１５と、該ヨーク１１５の周りを取り囲む誘導コイル１１７とをさらに備える。誘導コイル１１７は、前記記録ポール１１１に磁場を誘導する。図２及び図３に示す磁気記録ヘッド１１０は一例であり、磁気記録ヘッド１１０は、磁気記録ヘッド分野で知られている多様な構成を有することができる。この磁気記録ヘッド１１０の基本的な構成及び役割については、磁気記録ヘッド分野ではよく知られているので、その詳細な説明は省略する。
【００３５】
一方、本発明による熱補助磁気記録ヘッドは、図２及び図３に示すように、読み取りセンサー１１９をさらに備え、記録だけでなく読み取りも可能な磁気記録再生ヘッドとなりうる。
【００３６】
図２は、読み取りセンサー１１９、例えば、磁気抵抗(ＭＲ)センサーが光伝送モジュール１５０側に設けられた例を示す。この場合には、光伝送モジュール１５０と読み取りセンサー１１９との間に遮蔽層１２０をさらに備えることが望ましい。
【００３７】
図３は、読み取りセンサー１１９、例えば、磁気抵抗(ＭＲ)センサーが磁気記録ヘッド１１０の前記光伝送モジュール１５０から遠い側に設けられた例を示す。この場合には、磁気記録ヘッド１１０と読み取りセンサー１１９との間に遮蔽層１２５をさらに備えることが望ましい。
【００３８】
本発明による熱補助磁気記録ヘッドにおいて、光伝送モジュール１５０は、光源１３０側から入力された光の進行をガイドするフォトニック結晶導波路１６０と、該フォトニック結晶導波路１６０を介して伝送された光の強度分布を変えることで光フィールドを強化させるナノアパーチャ１７０とを備える。
【００３９】
前記光源１３０としては、レーザーダイオード(ＬＤ)を使用することができる。この光源１３０は、前記フォトニック結晶導波路１６０の入力端に接触接合（ｂｕｔｔ ｃｏｕｐｌｉｎｇ）されるか、または光ファイバーなどを使用してフォトニック結晶導波路１６０と光学的にカップリングされうる。
【００４０】
前記フォトニック結晶導波路１６０の少なくとも一方の側には、クラッド層１５１、１５３をさらに備えてもよい。図２及び図３は、フォトニック結晶導波路１６０の両側にいずれもクラッド層１５１、１５３が位置した場合を示す。すなわち、図２の場合、磁気記録ヘッド１１０とフォトニック結晶導波路１６０の一方の側との間、フォトニック結晶導波路１６０の他方の側と遮蔽層１２０との間にそれぞれクラッド層１５１、１５３が位置する。図３の場合、磁気記録ヘッド１１０とフォトニック結晶導波路１６０の一方の側との間、フォトニック結晶導波路１６０の他方の側にそれぞれクラッド層１５１、１５３が位置する。
【００４１】
図４Ａ及び図４Ｂは、それぞれ本発明による熱補助磁気記録ヘッドに適用されるフォトニック結晶導波路１６０の実施形態を概略的に示す平面図である。
【００４２】
図４Ａ及び図４Ｂを参照すれば、フォトニック結晶導波路２６０、３６０は、屈折率が周期的に変わるフォトニック結晶から少なくとも１行以上の周期性を除去した光導波用の線欠陥領域２６１、３６１を備える。図４Ａは、光導波用の線欠陥領域２６１が屈曲２６１ｂを有する形態に形成された例を示し、図４Ｂは、光導波用の線欠陥領域３６１が直線形態に形成された例を示す。図４Ａは、光導波用の線欠陥領域２６１が９０゜の角度で光経路を変更できる一つの屈曲２６１ｂを有する場合を示すが、屈曲の数は、必要に応じて少なくとも一つ以上形成され、屈曲の角度も必要に応じて何度でも変更可能である。図４Ａ及び図４Ｂにおいて、ＷＤは、本発明による熱補助磁気記録ヘッドと磁気記録媒体１００との作動距離を示す。
【００４３】
図４Ａに示すように、屈曲を有する光導波用の線欠陥領域２６１は、光の経路を曲げて光を導波する。また、図４Ｂに示すように、直線形態の光導波用の線欠陥領域３６１は、光を直進導波する。
【００４４】
一般的な２次元平面光導波路の場合は、光の経路を９０゜程度に変更して導波することができない。しかし、フォトニック結晶導波路の場合には、ほとんど伝達損失なしに光の経路を９０゜程度に曲げて導波することができる。
【００４５】
フォトニック結晶導波路１６０は、光導波用の線欠陥領域の形成によって、図４Ａに示すように、光をその経路を曲げて導波するか、または図４Ｂに示すように光を直進的に導波できるので、光経路形成の自由度が大きい。すなわち、本発明による熱補助磁気記録ヘッドによれば、光経路が制限されず、これにより、光源１３０の設置場所も限定されることがない。光源１３０の設置場所は、フォトニック結晶導波路１６０の光導波用の線欠陥領域を変更することにより、必要に応じて如何様にも変えることができる。
【００４６】
このように本発明による熱補助磁気記録ヘッドによれば、光源１３０の設置場所の自由度が従来に比べて大きく向上し、これにより、熱補助磁気記録ヘッド全体の設計自由度及び実際の製造の自由度も従来に比べて大きく向上する。
【００４７】
一方、前記フォトニック結晶導波路２６０、３６０は、図４Ａ及び図４Ｂに示すように、光導波用の線欠陥領域２６１、３６１によってガイドされる光の一部を誘導して、モニタリング光としてガイドするモニタリング光導波用の線欠陥領域２６５をさらに備えてもよい。また、本発明による熱補助磁気記録ヘッドは、モニタリング光導波用の線欠陥領域２６５チャンネルに沿ってガイドされたモニタリング光を受光して、フォトニック結晶導波路２６０、３６０によって入力された光量をモニタリングするモニタリング光検出器(ＰＤ)２３５をさらに備えてもよい。
【００４８】
前記モニタリング光導波用の線欠陥領域２６５は、光導波用の線欠陥領域２６１、３６１チャンネルに沿ってガイドされる光の一部が、モードホッピング（ｍｏｄｅ ｈｏｐｐｉｎｇ）によってそのモニタリング光導波用の線欠陥領域２６５へ誘導されうるように光導波用の線欠陥領域２６１、３６１に近接して形成される。
【００４９】
前記のように、フォトニック結晶導波路２６０、３６０にモニタリング光導波用の線欠陥領域２６５チャンネルを形成し、このモニタリング光を受光するモニタリング光検出器２３５を備えるにより、前記モニタリング光検出器２３５の検出信号によって光源１３０の光出力を制御して、記録媒体１００の保磁力を所望の通りに低下させうる最適の光量が磁気記録媒体１００に照射されるように制御することが可能となる。
【００５０】
一方、前記ナノアパーチャ１７０は、後述するように、特定偏光の光に対して光フィールド強化がさらに効率的に行われる特性を有する。したがって、前記フォトニック結晶導波路１６０は、ナノアパーチャ１７０によって光フィールド強化がより効率的に行われるように、該ナノアパーチャ１７０に適した特定偏光の光のみをガイドしてナノアパーチャ１７０に伝達すべく偏光制御機能を有するように形成されることがさらに望ましい。
【００５１】
図４Ｃ及び図４Ｄは、前記フォトニック結晶導波路１６０の光導波用の線欠陥領域が偏光制御機能を有するように形成された実施形態のフォトニック結晶導波路４６０を示す。
【００５２】
図４Ｃ及び図４Ｄを参照すれば、フォトニック結晶導波路４６０は、光導波用の線欠陥領域４６１が、例えば、光入力端から出力端まで形成された第１光導波用の線欠陥領域４６１ａと、これに隣接して光出力端側が閉じられた(フォトニック結晶が存在する)構造の第２光導波用の線欠陥領域４６１ｂとを備えるように形成されうる。
【００５３】
この時、フォトニック結晶導波路４６０が、空気ホール４６３を規則的に形成したフォトニック結晶からなる時、第１光導波用の線欠陥領域４６１ａと第２導波用の線欠陥領域４６１ｂとの間に位置した空気ホール４６５は、図４Ｃ及び図４Ｄに示すように、残りの普通の空気ホール４６３より小さな直径を有するように形成される。
【００５４】
図４Ｃ及び図４Ｄに示すようなフォトニック結晶導波路４６０によれば、ＴＥモード偏光の光は、隣接チャンネルにほとんど伝えられずに進む特性があり、ＴＭモード偏光の光は、隣接チャンネルへ移動する特性がある。
【００５５】
したがって、ナノアパーチャ１７０がＴＥモード偏光の光に対して光フィールド強化を可能なように設けられた場合、光源１３０は、図４Ｃのように、光が第１光導波用の線欠陥領域４６１ａの入力端を通じて入力されるように配置することが望ましい。この場合、ＴＥモード偏光の光がフォトニック結晶導波路４６０によって導波されてナノアパーチャ１７０に到達する。
【００５６】
また、ナノアパーチャ１７０がＴＭモード偏光に対して光フィールド強化を可能なように設けられた場合、光源１３０は、図４Ｄのように、第２光導波用の線欠陥領域４６１ｂの入力端を通じて入力されるように配置することが望ましい。この場合、ＴＭモード偏光の光がフォトニック結晶導波路４６０によって導波されてナノアパーチャ１７０に到達する。
【００５７】
図４Ｃ及び図４Ｄに示すような構造のフォトニック結晶導波路４６０を本発明による熱補助磁気記録ヘッドに適用する場合、ナノアパーチャ１７０の構造を考慮して、光源１３０を第１光導波用の線欠陥領域４６１ａの入力端に位置させるか、または第２導波用の線欠陥領域４６１ｂの入力端に位置させるかだけ決定すれば、所望の偏光の光のみを導波させうるので、光源１３０のアラインが容易である。
【００５８】
このように、偏光制御機能を有するフォトニック結晶導波路４６０を使用する本発明による熱補助磁気記録ヘッドによれば、フォトニック結晶導波路４６０が特定偏光の光のみを導波させることができるので、光源１３０をフォトニック結晶導波路４６０に結合させるときに、偏光方向を考慮したアラインメントが厳格ではない。
【００５９】
また、本発明によれば、偏光器の役割を行うフォトニック結晶を使用して、ウェーハレベルの平面工程によって偏光器及び光導波路としての役割を行うフォトニック結晶導波路４６０を形成できるので、製作工程及び構造を単純化することができる。ここで、図４Ｃ及び図４Ｄは、偏光制御機能を有するフォトニック結晶導波路の一例であり、フォトニック結晶導波路の構造がこれに限定されるものではない。
【００６０】
一方、通常の光導波路を使用する場合には、ナノアパーチャに適した特定偏光の光のみ得るために、偏光子を使用しなければならないため、光伝送モジュールがバルク化される。また、ナノアパーチャの構造を考慮して、特定方向に偏光された光を光導波路に正確にアラインして入力させなければならないため、アラインが容易ではない。さらに、通常の光導波路の場合、光導波路内において製作上の欠陥または構造的な欠陥がある場合、散乱によって導波光の効率が低下し、かつ光の偏光に影響を与えることもある。
【００６１】
一般的な光導波路を使用する従来の熱補助磁気記録ヘッドでは、光モジュール内に偏光器を適用する場合、ヘッドのサイズが大きくなり、全体的な結合構造が複雑となる。
【００６２】
図４Ｃ及び図４Ｄでは、フォトニック結晶導波路４６０の光導波用の線欠陥領域４６１部分のみを示し、フォトニック結晶導波路４６０の光導波用の線欠陥領域４６１は、図４Ａのように直線に形成されるか、または図４Ｂを参照して説明したように少なくとも一つ以上の屈曲を有するように形成されうる。また、第１または第２光導波用の線欠陥領域４６１ａ、４６１ｂの一方の側にモードホッピングによってモニタリング光を誘導するモニタリング光導波用の線欠陥領域(図４Ａ及び図４Ｂの２６５)をさらに備えてもよい。
【００６３】
図２及び図３をさらに参照すれば、前記ナノアパーチャ１７０は、フォトニック結晶導波路１６０を介して伝送された光エネルギー分布を変えることで、強化された近接場を形成するためのものであって、フォトニック結晶導波路１６０の光導波用の線欠陥領域、例えば、フォトニック結晶導波路２６０、３６０または４６０の光導波用の線欠陥領域２６１、３６１または４６１の出力端に金属材質から形成される。前記ナノアパーチャ１７０は、表面プラズモンの生成または励起を発生させるほどに導電性の高い金属から形成されうる。例えば、前記ナノアパーチャ１７０は、Ａｕ、Ａｇ、Ｐｔ、Ｃｕ、Ａｌ及びそれらのうち少なくともいずれか一つを含む合金から選択されたいずれか一つの金属材質から形成されうる。
【００６４】
光源１３０から放出されてフォトニック結晶導波路１６０を介して伝送された光は、金属である近接場アパーチャ、すなわち、前記ナノアパーチャ１７０を通過しながら表面プラズモンを生成または励起させ、これにより、例えば、数十ｎｍサイズの小さなスポットの高効率光が磁気記録媒体１００に照射されて熱を加える。
【００６５】
前記ナノアパーチャ１７０は、図５Ａ及び図５Ｂに示すように、スロット２７１と、該スロット２７１の周辺に複数のグルーブ２７３とが形成された構造のスロット型ナノアパーチャ２７０を備えうる。図５Ａは、スロット型ナノアパーチャ２７０を示す断面図であり、図５Ｂは、フォトニック結晶導波路１６０の出力端から見たフォトニック結晶導波路１６０とスロット型ナノアパーチャ２７０とを示す断面図である。
【００６６】
スロット２７１の周辺に形成された複数のグルーブ２７３は、表面プラズモンを生成する。この表面プラズモンによって、図５Ｃに示すように、表面波が生じて波長より狭幅のスロット２７１で光通過及び光フィールド強化が可能となる。複数のグルーブ２７３は、シワ形態のグルーブ２９３(図５Ｅ参照)から形成されうる。
【００６７】
図５Ｄは、波長より狭幅のスロット２８１のみを有するナノアパーチャ２８０である場合、光透過が回折によってのみなされ、光透過率が非常に低いことを示す。図５Ｅは、波長より狭幅のスロット２９１の周辺に複数のシワ形態のグルーブ２９３が形成された構造のスロット型ナノアパーチャ２９０である場合、光フィールドが強化されうるということを示す。
【００６８】
一方、図６Ａ及び図６Ｂは、一般的なスロット２８１’で特定偏光の光のみが通過できることを示す。図６Ａ及び図６Ｂに示すように、スロット２８１’の幅方向に偏光された光のみがスロット２８１’を通過することができる。
【００６９】
したがって、ナノアパーチャ１７０としてスロット型ナノアパーチャ２７０を備える場合には、フォトニック結晶導波路１６０を、前記スロット型ナノアパーチャ２７０のスロット２７１の幅方向に偏光された光を伝達するように設けるか、またはフォトニック結晶導波路１６０によって導波された特定偏光の方向がスロット２７１の幅方向となるようにスロット型ナノアパーチャ２７０を形成すれば、スロット型ナノアパーチャ２７０は、フィールド強化された近接場を形成することができる。
【００７０】
一方、前記ナノアパーチャ１７０は、図７Ａ及び図７Ｂに示すようなＣ型ナノアパーチャ３７０を備えてもよい。図７Ａは、Ｃ型ナノアパーチャ３７０を示す斜視図であり、図７Ｂは、フォトニック結晶導波路１６０の出力端から見たフォトニック結晶導波路１６０とＣ型ナノアパーチャ３７０とを示す断面図である。
【００７１】
ここで、前記ナノアパーチャ１７０は、スロット型ナノアパーチャ２７０やＣ型ナノアパーチャ３７０以外ニ他ノ多様ナ構造ヲ有シテモヨイ。例エバ、前記ナノアパーチャ１７０ハ、ボウタイアンテナ（ｂｏｗ−ｔｉｅ ａｎｔｅｎｎａ）構造ノナノアパーチャヲ有シテモヨイ。
【００７２】
図７Ａ及ビ図７Ｂヲ参照スレバ、Ｃ型ナノアパーチャ３７０は、貫通孔３７１の中心部に向かって突出した突出部３７３を有し、該突出部３７３の存在によって、前記貫通孔３７１の狭幅の中央部分で電気双極子の振動によって電場が強化されて、広い領域の光エネルギーを局所部位に集中できる。突出部３７３がｘ軸に平行した方向に突出する時、Ｃ型ナノアパーチャ３７０は、ｘ軸に平行に偏光された光に対して光フィールドを強化させる。図７Ｂは、Ｃ型ナノアパーチャ３７０がフォトニック結晶導波路１６０の平面に平行した偏光、すなわち、ＴＭ偏光の光に対して光フィールドを強化させるように設けられた例を示す。
【００７３】
したがって、ナノアパーチャ１７０としてＣ型ナノアパーチャ３７０を備える場合には、フォトニック結晶導波路１６０を、前記Ｃ型ナノアパーチャ３７０の突出部３７３が突出した方向と平行した方向に偏光された光を伝達するように設けるか、またはフォトニック結晶導波路１６０によって導波された特定偏光の方向が、前記突出部３７３が突出した方向となるようにＣ型ナノアパーチャ３７０を形成すれば、Ｃ型ナノアパーチャ３７０は、フィールド強化された近接場を形成することができる。
【００７４】
前記のようなナノアパーチャ１７０は、フォトニック結晶導波路１６０の出力端にウェーハ工程、すなわち、半導体集積化工程によって製作される。
【００７５】
以下、図８Ａ〜図８Ｌを参照して、図２及び図３の本発明による熱補助磁気記録ヘッドの製造方法の一実施形態について説明する。
【００７６】
本発明による熱補助磁気記録ヘッドの製造方法は、磁気記録ヘッド１１０を形成する工程(図８Ａ)と、該磁気記録ヘッド１１０上に光伝送モジュールを形成する工程(図８Ｂ〜図８Ｌ)とを含む。
【００７７】
まず、図８Ａ及び図８Ｂを参照すれば、記録ポールとリターンポールとを備える磁気記録ヘッド１１０を形成し、該磁気記録ヘッド１１０上に第１クラッド層１５１を蒸着する。
【００７８】
次に、図８Ｃに示すように、第１クラッド層１５１上に導波路層１６０’を蒸着する。
【００７９】
次に、図８Ｄを参照すれば、導波路層１６０’をパターニングして光の進行をガイドするフォトニック結晶導波路１６０を形成する。前記フォトニック結晶導波路１６０は、導波路層１６０’にナノインプリント工程によって形成するか、または電子リソグラフィ法及び乾式エッチング工程を通じて形成する。参照番号１６１ａは、出力領域を示す。
【００８０】
その後、図８Ｅ〜図８Ｌの工程を通じて、フォトニック結晶導波路１６０の出力領域１６１ａにナノアパーチャ１７０を形成する。
【００８１】
図８Ｅ〜図８Ｈは、フォトニック結晶導波路１６０の出力領域１６１ａに金属層１７５を形成する工程を示す。
【００８２】
前記出力領域１６１ａに金属層１７５を形成するために、まず、図８Ｅに示すように、フォトニック結晶導波路１６０層上にフォトレジスト１７１をコーティングした後、ナノアパーチャ１７０を形成するフォトニック結晶導波路１６０の出力領域１６１ａを露光する。図８Ｅにおける参照番号１７２は、露光された領域を示す。
【００８３】
次に、図８Ｆに示すように、前記露光された領域１７２を現像して、出力領域１６１ａからフォトレジスト１７１を除去し、図８Ｇに示すように、金属を蒸着する。これにより、前記出力領域１６１ａ及び除去されずに残留したフォトレジスト１７１上に金属層１７３が形成される。
【００８４】
次に、図８Ｈに示すように、リフトオフ工程によって前記残りのフォトレジスト１７１を除去すれば、出力領域１６１ａにのみ金属層１７５が存在するようになる。
【００８５】
その後、図８Ｉ及び図８Ｊに示すような工程を通じて、出力領域１６１ａに存在する金属層１７５部分のみが露出されたフォトレジスト層１７６を形成する。
【００８６】
図８Ｉを参照すれば、出力領域１６１ａに存在する金属層１７５及びフォトニック結晶導波路１６０上にフォトレジスト１７６’をコーティングする。その後、露光及び現像するか、またはナノインプリント及びリリース（Ｒｅｌｅａｓｅ）して、図８Ｊに示すような出力領域１６１ａに存在する金属層１７５部分のみが露出されたフォトレジスト層１７６を形成する。
【００８７】
次に、ＦＩＢ（Ｆｏｃｕｓｅｄ Ｉｏｎ Ｂｅａｍ）工程または乾式エッチング工程を通じて、図８Ｋに示すように、金属層１７５にナノアパーチャ１７０を形成し、フォトレジスト層１７６を除去すれば、図８Ｌに示すようなフォトニック結晶導波路１６０の出力領域１６１ａにナノアパーチャ１７０を有する構造が得られる。
【００８８】
図８Ｋ及び図８Ｌでは、ナノアパーチャ１７０がスロット１７９を有するスロット型ナノアパーチャに形成された例を示す。
【００８９】
以後、必要に応じてフォトニック結晶導波路１６０上に第２クラッド層１５３を形成する工程をさらに進行してもよい。また、フォトニック結晶導波路１６０に近い側に読み取りセンサー１１９をさらに備える場合、前記第２クラッド層１５３上に遮蔽層を形成する工程及びこの遮蔽層上の磁気記録媒体１００に向かう端部側に読み取りセンサーを形成する工程をさらに進行してもよい。
【００９０】
前記のように、本発明による熱補助磁気記録ヘッドは、ウェーハ工程を通じて集積化が可能である。
【００９１】
すなわち、本発明によれば、磁気記録ヘッドと一体に平面構造形態のフォトニック結晶導波路１６０とナノアパーチャ１７０とをウェーハ工程である半導体の一括工程を通じて形成するので、熱補助磁気記録ヘッド(すなわち、磁気ヘッドと光伝送モジュール１５０）の集積化が可能である。
【００９２】
また、一括的なウェーハ工程を通じて形成できるので、工程時間の短縮、工程の単純化、低い製作コスト、及び高い精密度を実現することができる。
【００９３】
また、光源１３０の設置位置に対する空間的自由度が大きくなって、小型化の可能性を高めることができる。すなわち、システムのサイズを最小化できる適切な位置に光源１３０を配置することが可能なので、小型化の可能性を高めることができる。
【００９４】
また、２次元の平面加工の可能なフォトニック結晶導波路１６０を使用することによって、低損失、高効率の光特性を有して偏光制御が容易であり、且つ他の偏光素子が不要なので、小型化に寄与できる。
【００９５】
また、製作可能な平面構造の磁気記録ヘッド１１０と光伝送モジュール１５０との集積化によって小型化を実現することができる。
【産業上の利用可能性】
【００９６】
本発明は、磁気記録媒体関連の技術分野に好適に用いられる。
【図面の簡単な説明】
【００９７】
【図１】特許文献１に開示された従来のＨＡＭＲヘッドを示す図である。
【図２】本発明の一実施形態による熱補助磁気記録ヘッドを概略的に示す図である。
【図３】本発明の他の実施形態による熱補助磁気記録ヘッドを概略的に示す図である。
【図４Ａ】本発明による熱補助磁気記録ヘッドに適用されるフォトニック結晶導波路の実施形態を概略的に示す平面図である。
【図４Ｂ】本発明による熱補助磁気記録ヘッドに適用されるフォトニック結晶導波路の実施形態を概略的に示す平面図である。
【図４Ｃ】本発明による熱補助磁気記録ヘッドに適用されるフォトニック結晶導波路の光導波用の線欠陥領域が偏光制御機能を有するように形成された実施形態のフォトニック結晶導波路を示す。
【図４Ｄ】本発明による熱補助磁気記録ヘッドに適用されるフォトニック結晶導波路の光導波用の線欠陥領域が偏光制御機能を有するように形成された実施形態のフォトニック結晶導波路を示す。
【図５Ａ】スロット型ナノアパーチャを示す断面図である。
【図５Ｂ】フォトニック結晶導波路の出力端から見たフォトニック結晶導波路とスロット型ナノアパーチャとを示す断面図である。
【図５Ｃ】図５Ａ及び図５Ｂのスロット型ナノアパーチャにおいて、スロット周辺に形成された複数のグルーブにより生成される表面プラズモンによる光フィールド強化を示す図である。
【図５Ｄ】波長より狭幅のスロットのみを有する場合、光透過が回折によってのみなされて、光透過率が非常に低いことを示す図である。
【図５Ｅ】波長より狭幅のスロットの周辺に複数のしわ形態のグルーブが形成された構造のスロット型ナノアパーチャである場合、光フィールドが強化できることを示す図である。
【図６Ａ】一般的なスロットで特定偏光の光のみが通過できることを示す図である。
【図６Ｂ】一般的なスロットで特定偏光の光のみが通過できることを示す図である。
【図７Ａ】Ｃ型ナノアパーチャを示す斜視図である。
【図７Ｂ】フォトニック結晶導波路の出力端から見たフォトニック結晶導波路とＣ型ナノアパーチャとを示す断面図である。
【図８Ａ】本発明による熱補助磁気記録ヘッドの製造方法の一実施形態の工程図である。
【図８Ｂ】本発明による熱補助磁気記録ヘッドの製造方法の一実施形態の工程図である。
【図８Ｃ】本発明による熱補助磁気記録ヘッドの製造方法の一実施形態の工程図である。
【図８Ｄ】本発明による熱補助磁気記録ヘッドの製造方法の一実施形態の工程図である。
【図８Ｅ】本発明による熱補助磁気記録ヘッドの製造方法の一実施形態の工程図である。
【図８Ｆ】本発明による熱補助磁気記録ヘッドの製造方法の一実施形態の工程図である。
【図８Ｇ】本発明による熱補助磁気記録ヘッドの製造方法の一実施形態の工程図である。
【図８Ｈ】本発明による熱補助磁気記録ヘッドの製造方法の一実施形態の工程図である。
【図８Ｉ】本発明による熱補助磁気記録ヘッドの製造方法の一実施形態の工程図である。
【図８Ｊ】本発明による熱補助磁気記録ヘッドの製造方法の一実施形態の工程図である。
【図８Ｋ】本発明による熱補助磁気記録ヘッドの製造方法の一実施形態の工程図である。
【図８Ｌ】本発明による熱補助磁気記録ヘッドの製造方法の一実施形態の工程図である。
【符号の説明】
【００９８】
１００ 磁気記録媒体
１１０ 磁気記録ヘッド
１１１ 記録ポール
１１３ リターンポール
１１５ ヨーク
１１７ 誘導コイル
１１９ 読み取りセンサー
１２０、１２５ 遮蔽層
１３０ 光源
１５０ 光伝送モジュール
１５１、１５３ クラッド層
１６０、２６０、３６０、４６０ フォトニック結晶導波路
１６０’ 導波路層
１６１ａ 出力領域
１７０、２７０、２８０、２９０、３７０ ナノアパーチャ
１７１ フォトレジスト
１７２ 露光された領域
１７３、１７５ 金属層
１７６ フォトレジスト層
１７６’ フォトレジスト
１７９、２７１、２８１、２８１’、２９１ スロット
２３５ モニタリング光検出器
２６１、３６１、４６１、４６１ａ、４６１ｂ 光導波用の線欠陥領域
２６１ｂ 屈曲
２６５ モニタリング光導波用の線欠陥領域２６５
２７３、２９３ グルーブ
３７１ 貫通孔
３７３ 突出部
４６３、４６５ 空気ホール
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱補助磁気記録ヘッド及びその製造方法に係り、さらに詳細には、磁気記録ヘッドに光伝送モジュールの集積化が容易になされ、光経路を所望の通りに容易に変更することができる熱補助磁気記録ヘッド及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的な磁気記録方式によっては、垂直磁気記録の磁気記録密度限界である５００Ｇｂ／ｉｎ２以上の記録密度の具現が不可能であると知られている。
【０００３】
磁気情報記録分野では、このような磁気記録密度の限界を克服して、さらに高密度化を実現するための研究が活発に進められている。
【０００４】
高密度化のためには、単位情報が記録される磁気記録媒体のビットサイズを縮小する必要があり、このためには、記録媒体内の結晶粒のサイズを小さくしなければならない。結晶粒のサイズの縮小は、小さな記録ビットの熱的不安定性を増大させるので、保磁力の大きい媒体が必要である。
【０００５】
ところが、磁気記録ヘッドにより記録媒体に印加される磁場の強度は限界があるため、熱的安定性のために保磁力の大きい材料で磁気記録媒体を形成する場合、記録が難しいという問題が発生する。
【０００６】
したがって、これを克服するための方案として、小さな記録ビットの熱的不安定性限界を克服できる保磁力の大きい記録媒体を使用し、この保磁力の大きい記録媒体に局部的に熱を加えることで記録保磁力を低下させて、磁気記録ヘッドから印加された磁場によって記録させる熱補助磁気記録（ｈｅａｔ−ａｓｓｉｓｔｅｄ ｍａｇｎｅｔｉｃ ｒｅｃｏｒｄｉｎｇ）方式が開発されている。熱補助磁気記録方式とは、磁気記録媒体に局部的に熱を加えることによって保磁力を低下させて、磁気記録ヘッドから印加された磁場によって容易に磁化して記録させるものである。かかる熱補助磁気記録方式によれば、磁気記録媒体の結晶粒を小さくしても、熱的安定性を確保することができる。
【０００７】
熱補助磁気記録ヘッド（Ｈｅａｔ−Ａｓｓｉｓｔｅｄ Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｒｅｃｏｒｄｉｎｇ Ｈｅａｄ、以下、ＨＡＭＲヘッドという）には、光を照射して磁気記録媒体を局部的に加熱して、媒体の保磁力を一時的に低下させて記録を促進する近接場発生光伝送モジュールが適用されうる。
【０００８】
図１は、特許文献１に開示されたＨＡＭＲヘッドを示す。
【０００９】
図１を参照すれば、開示された従来のＨＡＭＲヘッドは、磁気記録部２２と、磁気記録媒体１６を加熱するための光伝送モジュールとを備える。
【００１０】
磁気記録部２２は、磁気記録媒体１６に磁気記録場を印加するための記録ポール３０と、ヨーク３５によって記録ポール３０と磁気的に連結されて磁路Ｈを形成するリターンポール３２とを備える。
【００１１】
前記光伝送モジュールは、近接場照明を通じて前記磁気記録媒体１６の所定部位Ａを加熱するためのものであって、光源５２と、光ファイバー５４を通じて光源５２から伝送された光を導波する光導波路５０とを備える。エア軸受面（Ａｉｒ ｂｅａｒｉｎｇ ｓｕｒｆａｃｅ：ＡＢＳ）に近接した前記光導波路５０の先端部には、電磁波放射のための電磁波放射出射構造４６が取り付けられている。
【００１２】
ここで、前記加熱部位Ａは、前記磁気記録媒体１６の相対運動により前記記録ポール３０の近くに位置する。したがって、前記記録ポール３０が加熱された部分に対して垂直磁気記録を行うことによって、熱的不安定性が解消された状態で磁気記録を行うことができる。
【００１３】
前記のように構成された従来のＨＡＭＲヘッドは、前記磁気記録部２２の記録ポール３０に先立って、磁気記録媒体１６に光を照射するように前記光伝送モジュールを設置するに当って、前記記録ポール３０の一方の側に前記光導波路５０を付着する構造を有する。したがって、磁気記録媒体１６の回転による空気動圧によって得られるエア軸受効果によって、前記磁気記録部２２が前記磁気記録媒体１６から浮上するとき、光導波路５０と磁気記録媒体１６との間に一定間隔が維持される。
【００１４】
前記のような従来のＨＡＭＲヘッドでは、光導波路５０が入射された光を直進的に導波して電磁波放射出射構造に伝達するので、光経路が制限され、それにより、光源の設置場所が限定される。したがって、このような光源の設置場所の限界によって、ＨＡＭＲヘッド全体の設計自由度が制限され、実際の製造の自由度も制限される。
【００１５】
また、電磁波放射出射構造を別途に製作して、これを光導波路５０の先端部に取り付けられるので、ウェーハ工程(磁気ヘッド製作と集積化させうる半導体集積化工程)により製作することが困難である。
【特許文献１】米国特許出願公開第２００３／０１９８１４６号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
本発明は、前記問題点に鑑みて案出されたものであって、光源設置の自由度を高め、ウェーハ工程である半導体の一括工程を通じて磁気記録ヘッドと近接場発生光伝送モジュールとを集積化できる熱補助磁気記録ヘッド、及びその製造方法を提供するところにその目的がある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
前記目的を達成するための本発明による熱補助磁気記録ヘッドは、磁気記録媒体に磁気記録場を印加するための記録ポールと、前記記録ポールと磁気的に連結されて磁路を形成するリターンポールとを備える磁気記録ヘッド；光を生成出射する光源；前記磁気記録ヘッドの一方の側に位置し、前記光源から入力された光の進行をガイドするフォトニック結晶導波路と、前記フォトニック結晶導波路を介して伝送された光の強度分布を変えることで光フィールドを強化させるナノアパーチャとを備える光伝送モジュール；を備えることを特徴とする。
【００１８】
前記フォトニック結晶導波路は、屈折率が周期的に変わるフォトニック結晶から少なくとも１列以上の周期性を除去した光導波用の線欠陥領域を備え、前記光導波用の線欠陥領域は、直線形態または少なくとも一つ以上の屈曲を有する形態に形成されてもよい。
【００１９】
前記フォトニック結晶導波路は、入力されて前記光導波用の線欠陥領域によってガイドされる光の一部を誘導して、モニター用の光としてガイドするモニタリング光導波用の線欠陥領域をさらに備えてもよい。
【００２０】
本発明による熱補助磁気記録ヘッドは、前記ガイドされたモニター用の光を受光して、前記フォトニック結晶導波路に入力された光量をモニタリングするモニター用の光検出器をさらに備えてもよい。
【００２１】
前記ナノアパーチャは、特定偏光の光に対して光フィールドを強化させ、前記フォトニック結晶導波路は、前記ナノアパーチャによって光フィールドが強化されるように、前記ナノアパーチャに適した特定偏光の光をガイドするように偏光制御機能を有するように形成されてもよい。
【００２２】
前記ナノアパーチャは、Ｃ型ナノアパーチャと、スロットと該スロットの周辺に複数のグルーブとが形成されたスロット型ナノアパーチャとのうちいずれか一つを備えてもよい。
【００２３】
前記フォトニック結晶導波路の前記磁気記録ヘッドから遠い側、または前記磁気記録ヘッドの前記フォトニック結晶導波路から遠い側に読み取りセンサーをさらに備えてもよい。
【００２４】
前記磁気記録ヘッドと前記フォトニック結晶導波路の一方の側との間、及び前記フォトニック結晶導波路の他方の側のうち少なくともいずれか一方の側にクラッド層をさらに備えてもよい。
【００２５】
前記目的を達成するための本発明による熱補助磁気記録ヘッドの製造方法は、磁気記録媒体に磁気記録場を印加するための記録ポールと、前記記録ポールと磁気的に連結されて磁路を形成するリターンポールとを備える磁気記録ヘッドを形成する段階と、前記磁気記録ヘッド上に光伝送モジュールを形成する段階とを含み、前記光伝送モジュールを形成する段階は、前記磁気記録ヘッド上に導波路層を蒸着する段階と、前記導波路層をパターニングして光の進行をガイドするフォトニック結晶導波路を形成する段階と、前記フォトニック結晶導波路の出力領域に前記フォトニック結晶導波路を介して伝送された光の強度分布を変えることで、光フィールドを強化させるナノアパーチャを形成する段階とを含むことを特徴とする。
【００２６】
前記フォトニック結晶導波路は、前記導波路層にナノインプリント、または電子リソグラフィ及び乾式エッチングを含む工程によって形成することができる。
【００２７】
前記ナノアパーチャを形成する段階は、前記フォトニック結晶導波路の出力領域に金属層が存在するように形成する段階と、前記出力領域に存在する前記金属層部分が露出されたフォトレジスト層を形成する段階と、ＦＩＢ工程または乾式エッチング工程を通じて、前記金属層にナノアパーチャを形成し、フォトレジスト層を除去する段階とを含むことができる。
【００２８】
前記金属層が存在するように形成する段階は、前記フォトニック結晶導波路層上にフォトレジスト層をコーティングする段階と、ナノアパーチャを形成する前記フォトニック結晶導波路の出力領域を露光する段階と、前記露光された領域を現像して、前記出力領域のフォトレジスト層を除去する段階と、金属を蒸着する段階と、残りのフォトレジスト層を除去して、前記出力領域にのみ金属層が存在するようにする段階とを含むことができる。
【００２９】
前記磁気記録ヘッドを形成する段階と前記光伝送モジュールを形成する段階との間に、前記磁気記録ヘッド上にクラッド層を形成する段階をさらに含んで、前記磁気記録ヘッドと光伝送モジュールとの間にクラッド層を形成することができる。
【発明の効果】
【００３０】
本発明による熱補助磁気記録ヘッド及びその製造方法によれば、フォトニック結晶導波路を使用することにより、光源設置の自由度を高め、ウェーハ工程である半導体の一括工程を通じて磁気記録ヘッドと近接場発生光伝送モジュールとを集積化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
以下、添付された図面を参照して本発明の望ましい実施形態による熱補助磁気記録ヘッド及びその製造方法を詳細に説明する。
【００３２】
図２は、本発明の一実施形態による熱補助磁気記録ヘッドを概略的に示し、図３は、本発明の他の実施形態による熱補助磁気記録ヘッドを概略的に示す図である。
【００３３】
図２及び図３を参照すれば、本発明による熱補助磁気記録ヘッドは、磁気記録ヘッド１１０と、光を生成出射する光源１３０と、磁気記録ヘッド１１０の一方の側に位置され、光源１３０側から入力された光を伝送する光伝送モジュール１５０とを備えて構成される。前記光伝送モジュール１５０は、光源１３０方向から出射された光を伝送して磁気記録媒体１００の一部領域Ｂに光を照射することによって、磁気記録媒体１００を局所的に加熱して磁気記録媒体１００の保磁力を一時的に低下させて記録を促進する。
【００３４】
前記磁気記録ヘッド１１０は、磁気記録媒体１００に磁気記録場を印加するための記録ポール(Ｐ１)１１１と、この記録ポール１１１と磁気的に連結されて磁路を形成するリターンポール(Ｐ２)１１３とを備える。磁気記録ヘッド１１０は、前記記録ポール１１１とリターンポール１１３とを磁気的に連結するヨーク１１５と、該ヨーク１１５の周りを取り囲む誘導コイル１１７とをさらに備える。誘導コイル１１７は、前記記録ポール１１１に磁場を誘導する。図２及び図３に示す磁気記録ヘッド１１０は一例であり、磁気記録ヘッド１１０は、磁気記録ヘッド分野で知られている多様な構成を有することができる。この磁気記録ヘッド１１０の基本的な構成及び役割については、磁気記録ヘッド分野ではよく知られているので、その詳細な説明は省略する。
【００３５】
一方、本発明による熱補助磁気記録ヘッドは、図２及び図３に示すように、読み取りセンサー１１９をさらに備え、記録だけでなく読み取りも可能な磁気記録再生ヘッドとなりうる。
【００３６】
図２は、読み取りセンサー１１９、例えば、磁気抵抗(ＭＲ)センサーが光伝送モジュール１５０側に設けられた例を示す。この場合には、光伝送モジュール１５０と読み取りセンサー１１９との間に遮蔽層１２０をさらに備えることが望ましい。
【００３７】
図３は、読み取りセンサー１１９、例えば、磁気抵抗(ＭＲ)センサーが磁気記録ヘッド１１０の前記光伝送モジュール１５０から遠い側に設けられた例を示す。この場合には、磁気記録ヘッド１１０と読み取りセンサー１１９との間に遮蔽層１２５をさらに備えることが望ましい。
【００３８】
本発明による熱補助磁気記録ヘッドにおいて、光伝送モジュール１５０は、光源１３０側から入力された光の進行をガイドするフォトニック結晶導波路１６０と、該フォトニック結晶導波路１６０を介して伝送された光の強度分布を変えることで光フィールドを強化させるナノアパーチャ１７０とを備える。
【００３９】
前記光源１３０としては、レーザーダイオード(ＬＤ)を使用することができる。この光源１３０は、前記フォトニック結晶導波路１６０の入力端に接触接合（ｂｕｔｔ ｃｏｕｐｌｉｎｇ）されるか、または光ファイバーなどを使用してフォトニック結晶導波路１６０と光学的にカップリングされうる。
【００４０】
前記フォトニック結晶導波路１６０の少なくとも一方の側には、クラッド層１５１、１５３をさらに備えてもよい。図２及び図３は、フォトニック結晶導波路１６０の両側にいずれもクラッド層１５１、１５３が位置した場合を示す。すなわち、図２の場合、磁気記録ヘッド１１０とフォトニック結晶導波路１６０の一方の側との間、フォトニック結晶導波路１６０の他方の側と遮蔽層１２０との間にそれぞれクラッド層１５１、１５３が位置する。図３の場合、磁気記録ヘッド１１０とフォトニック結晶導波路１６０の一方の側との間、フォトニック結晶導波路１６０の他方の側にそれぞれクラッド層１５１、１５３が位置する。
【００４１】
図４Ａ及び図４Ｂは、それぞれ本発明による熱補助磁気記録ヘッドに適用されるフォトニック結晶導波路１６０の実施形態を概略的に示す平面図である。
【００４２】
図４Ａ及び図４Ｂを参照すれば、フォトニック結晶導波路２６０、３６０は、屈折率が周期的に変わるフォトニック結晶から少なくとも１行以上の周期性を除去した光導波用の線欠陥領域２６１、３６１を備える。図４Ａは、光導波用の線欠陥領域２６１が屈曲２６１ｂを有する形態に形成された例を示し、図４Ｂは、光導波用の線欠陥領域３６１が直線形態に形成された例を示す。図４Ａは、光導波用の線欠陥領域２６１が９０゜の角度で光経路を変更できる一つの屈曲２６１ｂを有する場合を示すが、屈曲の数は、必要に応じて少なくとも一つ以上形成され、屈曲の角度も必要に応じて何度でも変更可能である。図４Ａ及び図４Ｂにおいて、ＷＤは、本発明による熱補助磁気記録ヘッドと磁気記録媒体１００との作動距離を示す。
【００４３】
図４Ａに示すように、屈曲を有する光導波用の線欠陥領域２６１は、光の経路を曲げて光を導波する。また、図４Ｂに示すように、直線形態の光導波用の線欠陥領域３６１は、光を直進導波する。
【００４４】
一般的な２次元平面光導波路の場合は、光の経路を９０゜程度に変更して導波することができない。しかし、フォトニック結晶導波路の場合には、ほとんど伝達損失なしに光の経路を９０゜程度に曲げて導波することができる。
【００４５】
フォトニック結晶導波路１６０は、光導波用の線欠陥領域の形成によって、図４Ａに示すように、光をその経路を曲げて導波するか、または図４Ｂに示すように光を直進的に導波できるので、光経路形成の自由度が大きい。すなわち、本発明による熱補助磁気記録ヘッドによれば、光経路が制限されず、これにより、光源１３０の設置場所も限定されることがない。光源１３０の設置場所は、フォトニック結晶導波路１６０の光導波用の線欠陥領域を変更することにより、必要に応じて如何様にも変えることができる。
【００４６】
このように本発明による熱補助磁気記録ヘッドによれば、光源１３０の設置場所の自由度が従来に比べて大きく向上し、これにより、熱補助磁気記録ヘッド全体の設計自由度及び実際の製造の自由度も従来に比べて大きく向上する。
【００４７】
一方、前記フォトニック結晶導波路２６０、３６０は、図４Ａ及び図４Ｂに示すように、光導波用の線欠陥領域２６１、３６１によってガイドされる光の一部を誘導して、モニタリング光としてガイドするモニタリング光導波用の線欠陥領域２６５をさらに備えてもよい。また、本発明による熱補助磁気記録ヘッドは、モニタリング光導波用の線欠陥領域２６５チャンネルに沿ってガイドされたモニタリング光を受光して、フォトニック結晶導波路２６０、３６０によって入力された光量をモニタリングするモニタリング光検出器(ＰＤ)２３５をさらに備えてもよい。
【００４８】
前記モニタリング光導波用の線欠陥領域２６５は、光導波用の線欠陥領域２６１、３６１チャンネルに沿ってガイドされる光の一部が、モードホッピング（ｍｏｄｅ ｈｏｐｐｉｎｇ）によってそのモニタリング光導波用の線欠陥領域２６５へ誘導されうるように光導波用の線欠陥領域２６１、３６１に近接して形成される。
【００４９】
前記のように、フォトニック結晶導波路２６０、３６０にモニタリング光導波用の線欠陥領域２６５チャンネルを形成し、このモニタリング光を受光するモニタリング光検出器２３５を備えるにより、前記モニタリング光検出器２３５の検出信号によって光源１３０の光出力を制御して、記録媒体１００の保磁力を所望の通りに低下させうる最適の光量が磁気記録媒体１００に照射されるように制御することが可能となる。
【００５０】
一方、前記ナノアパーチャ１７０は、後述するように、特定偏光の光に対して光フィールド強化がさらに効率的に行われる特性を有する。したがって、前記フォトニック結晶導波路１６０は、ナノアパーチャ１７０によって光フィールド強化がより効率的に行われるように、該ナノアパーチャ１７０に適した特定偏光の光のみをガイドしてナノアパーチャ１７０に伝達すべく偏光制御機能を有するように形成されることがさらに望ましい。
【００５１】
図４Ｃ及び図４Ｄは、前記フォトニック結晶導波路１６０の光導波用の線欠陥領域が偏光制御機能を有するように形成された実施形態のフォトニック結晶導波路４６０を示す。
【００５２】
図４Ｃ及び図４Ｄを参照すれば、フォトニック結晶導波路４６０は、光導波用の線欠陥領域４６１が、例えば、光入力端から出力端まで形成された第１光導波用の線欠陥領域４６１ａと、これに隣接して光出力端側が閉じられた(フォトニック結晶が存在する)構造の第２光導波用の線欠陥領域４６１ｂとを備えるように形成されうる。
【００５３】
この時、フォトニック結晶導波路４６０が、空気ホール４６３を規則的に形成したフォトニック結晶からなる時、第１光導波用の線欠陥領域４６１ａと第２導波用の線欠陥領域４６１ｂとの間に位置した空気ホール４６５は、図４Ｃ及び図４Ｄに示すように、残りの普通の空気ホール４６３より小さな直径を有するように形成される。
【００５４】
図４Ｃ及び図４Ｄに示すようなフォトニック結晶導波路４６０によれば、ＴＥモード偏光の光は、隣接チャンネルにほとんど伝えられずに進む特性があり、ＴＭモード偏光の光は、隣接チャンネルへ移動する特性がある。
【００５５】
したがって、ナノアパーチャ１７０がＴＥモード偏光の光に対して光フィールド強化を可能なように設けられた場合、光源１３０は、図４Ｃのように、光が第１光導波用の線欠陥領域４６１ａの入力端を通じて入力されるように配置することが望ましい。この場合、ＴＥモード偏光の光がフォトニック結晶導波路４６０によって導波されてナノアパーチャ１７０に到達する。
【００５６】
また、ナノアパーチャ１７０がＴＭモード偏光に対して光フィールド強化を可能なように設けられた場合、光源１３０は、図４Ｄのように、第２光導波用の線欠陥領域４６１ｂの入力端を通じて入力されるように配置することが望ましい。この場合、ＴＭモード偏光の光がフォトニック結晶導波路４６０によって導波されてナノアパーチャ１７０に到達する。
【００５７】
図４Ｃ及び図４Ｄに示すような構造のフォトニック結晶導波路４６０を本発明による熱補助磁気記録ヘッドに適用する場合、ナノアパーチャ１７０の構造を考慮して、光源１３０を第１光導波用の線欠陥領域４６１ａの入力端に位置させるか、または第２導波用の線欠陥領域４６１ｂの入力端に位置させるかだけ決定すれば、所望の偏光の光のみを導波させうるので、光源１３０のアラインが容易である。
【００５８】
このように、偏光制御機能を有するフォトニック結晶導波路４６０を使用する本発明による熱補助磁気記録ヘッドによれば、フォトニック結晶導波路４６０が特定偏光の光のみを導波させることができるので、光源１３０をフォトニック結晶導波路４６０に結合させるときに、偏光方向を考慮したアラインメントが厳格ではない。
【００５９】
また、本発明によれば、偏光器の役割を行うフォトニック結晶を使用して、ウェーハレベルの平面工程によって偏光器及び光導波路としての役割を行うフォトニック結晶導波路４６０を形成できるので、製作工程及び構造を単純化することができる。ここで、図４Ｃ及び図４Ｄは、偏光制御機能を有するフォトニック結晶導波路の一例であり、フォトニック結晶導波路の構造がこれに限定されるものではない。
【００６０】
一方、通常の光導波路を使用する場合には、ナノアパーチャに適した特定偏光の光のみ得るために、偏光子を使用しなければならないため、光伝送モジュールがバルク化される。また、ナノアパーチャの構造を考慮して、特定方向に偏光された光を光導波路に正確にアラインして入力させなければならないため、アラインが容易ではない。さらに、通常の光導波路の場合、光導波路内において製作上の欠陥または構造的な欠陥がある場合、散乱によって導波光の効率が低下し、かつ光の偏光に影響を与えることもある。
【００６１】
一般的な光導波路を使用する従来の熱補助磁気記録ヘッドでは、光モジュール内に偏光器を適用する場合、ヘッドのサイズが大きくなり、全体的な結合構造が複雑となる。
【００６２】
図４Ｃ及び図４Ｄでは、フォトニック結晶導波路４６０の光導波用の線欠陥領域４６１部分のみを示し、フォトニック結晶導波路４６０の光導波用の線欠陥領域４６１は、図４Ａのように直線に形成されるか、または図４Ｂを参照して説明したように少なくとも一つ以上の屈曲を有するように形成されうる。また、第１または第２光導波用の線欠陥領域４６１ａ、４６１ｂの一方の側にモードホッピングによってモニタリング光を誘導するモニタリング光導波用の線欠陥領域(図４Ａ及び図４Ｂの２６５)をさらに備えてもよい。
【００６３】
図２及び図３をさらに参照すれば、前記ナノアパーチャ１７０は、フォトニック結晶導波路１６０を介して伝送された光エネルギー分布を変えることで、強化された近接場を形成するためのものであって、フォトニック結晶導波路１６０の光導波用の線欠陥領域、例えば、フォトニック結晶導波路２６０、３６０または４６０の光導波用の線欠陥領域２６１、３６１または４６１の出力端に金属材質から形成される。前記ナノアパーチャ１７０は、表面プラズモンの生成または励起を発生させるほどに導電性の高い金属から形成されうる。例えば、前記ナノアパーチャ１７０は、Ａｕ、Ａｇ、Ｐｔ、Ｃｕ、Ａｌ及びそれらのうち少なくともいずれか一つを含む合金から選択されたいずれか一つの金属材質から形成されうる。
【００６４】
光源１３０から放出されてフォトニック結晶導波路１６０を介して伝送された光は、金属である近接場アパーチャ、すなわち、前記ナノアパーチャ１７０を通過しながら表面プラズモンを生成または励起させ、これにより、例えば、数十ｎｍサイズの小さなスポットの高効率光が磁気記録媒体１００に照射されて熱を加える。
【００６５】
前記ナノアパーチャ１７０は、図５Ａ及び図５Ｂに示すように、スロット２７１と、該スロット２７１の周辺に複数のグルーブ２７３とが形成された構造のスロット型ナノアパーチャ２７０を備えうる。図５Ａは、スロット型ナノアパーチャ２７０を示す断面図であり、図５Ｂは、フォトニック結晶導波路１６０の出力端から見たフォトニック結晶導波路１６０とスロット型ナノアパーチャ２７０とを示す断面図である。
【００６６】
スロット２７１の周辺に形成された複数のグルーブ２７３は、表面プラズモンを生成する。この表面プラズモンによって、図５Ｃに示すように、表面波が生じて波長より狭幅のスロット２７１で光通過及び光フィールド強化が可能となる。複数のグルーブ２７３は、シワ形態のグルーブ２９３(図５Ｅ参照)から形成されうる。
【００６７】
図５Ｄは、波長より狭幅のスロット２８１のみを有するナノアパーチャ２８０である場合、光透過が回折によってのみなされ、光透過率が非常に低いことを示す。図５Ｅは、波長より狭幅のスロット２９１の周辺に複数のシワ形態のグルーブ２９３が形成された構造のスロット型ナノアパーチャ２９０である場合、光フィールドが強化されうるということを示す。
【００６８】
一方、図６Ａ及び図６Ｂは、一般的なスロット２８１’で特定偏光の光のみが通過できることを示す。図６Ａ及び図６Ｂに示すように、スロット２８１’の幅方向に偏光された光のみがスロット２８１’を通過することができる。
【００６９】
したがって、ナノアパーチャ１７０としてスロット型ナノアパーチャ２７０を備える場合には、フォトニック結晶導波路１６０を、前記スロット型ナノアパーチャ２７０のスロット２７１の幅方向に偏光された光を伝達するように設けるか、またはフォトニック結晶導波路１６０によって導波された特定偏光の方向がスロット２７１の幅方向となるようにスロット型ナノアパーチャ２７０を形成すれば、スロット型ナノアパーチャ２７０は、フィールド強化された近接場を形成することができる。
【００７０】
一方、前記ナノアパーチャ１７０は、図７Ａ及び図７Ｂに示すようなＣ型ナノアパーチャ３７０を備えてもよい。図７Ａは、Ｃ型ナノアパーチャ３７０を示す斜視図であり、図７Ｂは、フォトニック結晶導波路１６０の出力端から見たフォトニック結晶導波路１６０とＣ型ナノアパーチャ３７０とを示す断面図である。
【００７１】
ここで、前記ナノアパーチャ１７０は、スロット型ナノアパーチャ２７０やＣ型ナノアパーチャ３７０以外ニ他ノ多様ナ構造ヲ有シテモヨイ。例エバ、前記ナノアパーチャ１７０ハ、ボウタイアンテナ（ｂｏｗ−ｔｉｅ ａｎｔｅｎｎａ）構造ノナノアパーチャヲ有シテモヨイ。
【００７２】
図７Ａ及ビ図７Ｂヲ参照スレバ、Ｃ型ナノアパーチャ３７０は、貫通孔３７１の中心部に向かって突出した突出部３７３を有し、該突出部３７３の存在によって、前記貫通孔３７１の狭幅の中央部分で電気双極子の振動によって電場が強化されて、広い領域の光エネルギーを局所部位に集中できる。突出部３７３がｘ軸に平行した方向に突出する時、Ｃ型ナノアパーチャ３７０は、ｘ軸に平行に偏光された光に対して光フィールドを強化させる。図７Ｂは、Ｃ型ナノアパーチャ３７０がフォトニック結晶導波路１６０の平面に平行した偏光、すなわち、ＴＭ偏光の光に対して光フィールドを強化させるように設けられた例を示す。
【００７３】
したがって、ナノアパーチャ１７０としてＣ型ナノアパーチャ３７０を備える場合には、フォトニック結晶導波路１６０を、前記Ｃ型ナノアパーチャ３７０の突出部３７３が突出した方向と平行した方向に偏光された光を伝達するように設けるか、またはフォトニック結晶導波路１６０によって導波された特定偏光の方向が、前記突出部３７３が突出した方向となるようにＣ型ナノアパーチャ３７０を形成すれば、Ｃ型ナノアパーチャ３７０は、フィールド強化された近接場を形成することができる。
【００７４】
前記のようなナノアパーチャ１７０は、フォトニック結晶導波路１６０の出力端にウェーハ工程、すなわち、半導体集積化工程によって製作される。
【００７５】
以下、図８Ａ〜図８Ｌを参照して、図２及び図３の本発明による熱補助磁気記録ヘッドの製造方法の一実施形態について説明する。
【００７６】
本発明による熱補助磁気記録ヘッドの製造方法は、磁気記録ヘッド１１０を形成する工程(図８Ａ)と、該磁気記録ヘッド１１０上に光伝送モジュールを形成する工程(図８Ｂ〜図８Ｌ)とを含む。
【００７７】
まず、図８Ａ及び図８Ｂを参照すれば、記録ポールとリターンポールとを備える磁気記録ヘッド１１０を形成し、該磁気記録ヘッド１１０上に第１クラッド層１５１を蒸着する。
【００７８】
次に、図８Ｃに示すように、第１クラッド層１５１上に導波路層１６０’を蒸着する。
【００７９】
次に、図８Ｄを参照すれば、導波路層１６０’をパターニングして光の進行をガイドするフォトニック結晶導波路１６０を形成する。前記フォトニック結晶導波路１６０は、導波路層１６０’にナノインプリント工程によって形成するか、または電子リソグラフィ法及び乾式エッチング工程を通じて形成する。参照番号１６１ａは、出力領域を示す。
【００８０】
その後、図８Ｅ〜図８Ｌの工程を通じて、フォトニック結晶導波路１６０の出力領域１６１ａにナノアパーチャ１７０を形成する。
【００８１】
図８Ｅ〜図８Ｈは、フォトニック結晶導波路１６０の出力領域１６１ａに金属層１７５を形成する工程を示す。
【００８２】
前記出力領域１６１ａに金属層１７５を形成するために、まず、図８Ｅに示すように、フォトニック結晶導波路１６０層上にフォトレジスト１７１をコーティングした後、ナノアパーチャ１７０を形成するフォトニック結晶導波路１６０の出力領域１６１ａを露光する。図８Ｅにおける参照番号１７２は、露光された領域を示す。
【００８３】
次に、図８Ｆに示すように、前記露光された領域１７２を現像して、出力領域１６１ａからフォトレジスト１７１を除去し、図８Ｇに示すように、金属を蒸着する。これにより、前記出力領域１６１ａ及び除去されずに残留したフォトレジスト１７１上に金属層１７３が形成される。
【００８４】
次に、図８Ｈに示すように、リフトオフ工程によって前記残りのフォトレジスト１７１を除去すれば、出力領域１６１ａにのみ金属層１７５が存在するようになる。
【００８５】
その後、図８Ｉ及び図８Ｊに示すような工程を通じて、出力領域１６１ａに存在する金属層１７５部分のみが露出されたフォトレジスト層１７６を形成する。
【００８６】
図８Ｉを参照すれば、出力領域１６１ａに存在する金属層１７５及びフォトニック結晶導波路１６０上にフォトレジスト１７６’をコーティングする。その後、露光及び現像するか、またはナノインプリント及びリリース（Ｒｅｌｅａｓｅ）して、図８Ｊに示すような出力領域１６１ａに存在する金属層１７５部分のみが露出されたフォトレジスト層１７６を形成する。
【００８７】
次に、ＦＩＢ（Ｆｏｃｕｓｅｄ Ｉｏｎ Ｂｅａｍ）工程または乾式エッチング工程を通じて、図８Ｋに示すように、金属層１７５にナノアパーチャ１７０を形成し、フォトレジスト層１７６を除去すれば、図８Ｌに示すようなフォトニック結晶導波路１６０の出力領域１６１ａにナノアパーチャ１７０を有する構造が得られる。
【００８８】
図８Ｋ及び図８Ｌでは、ナノアパーチャ１７０がスロット１７９を有するスロット型ナノアパーチャに形成された例を示す。
【００８９】
以後、必要に応じてフォトニック結晶導波路１６０上に第２クラッド層１５３を形成する工程をさらに進行してもよい。また、フォトニック結晶導波路１６０に近い側に読み取りセンサー１１９をさらに備える場合、前記第２クラッド層１５３上に遮蔽層を形成する工程及びこの遮蔽層上の磁気記録媒体１００に向かう端部側に読み取りセンサーを形成する工程をさらに進行してもよい。
【００９０】
前記のように、本発明による熱補助磁気記録ヘッドは、ウェーハ工程を通じて集積化が可能である。
【００９１】
すなわち、本発明によれば、磁気記録ヘッドと一体に平面構造形態のフォトニック結晶導波路１６０とナノアパーチャ１７０とをウェーハ工程である半導体の一括工程を通じて形成するので、熱補助磁気記録ヘッド(すなわち、磁気ヘッドと光伝送モジュール１５０）の集積化が可能である。
【００９２】
また、一括的なウェーハ工程を通じて形成できるので、工程時間の短縮、工程の単純化、低い製作コスト、及び高い精密度を実現することができる。
【００９３】
また、光源１３０の設置位置に対する空間的自由度が大きくなって、小型化の可能性を高めることができる。すなわち、システムのサイズを最小化できる適切な位置に光源１３０を配置することが可能なので、小型化の可能性を高めることができる。
【００９４】
また、２次元の平面加工の可能なフォトニック結晶導波路１６０を使用することによって、低損失、高効率の光特性を有して偏光制御が容易であり、且つ他の偏光素子が不要なので、小型化に寄与できる。
【００９５】
また、製作可能な平面構造の磁気記録ヘッド１１０と光伝送モジュール１５０との集積化によって小型化を実現することができる。
【産業上の利用可能性】
【００９６】
本発明は、磁気記録媒体関連の技術分野に好適に用いられる。
【図面の簡単な説明】
【００９７】
【図１】特許文献１に開示された従来のＨＡＭＲヘッドを示す図である。
【図２】本発明の一実施形態による熱補助磁気記録ヘッドを概略的に示す図である。
【図３】本発明の他の実施形態による熱補助磁気記録ヘッドを概略的に示す図である。
【図４Ａ】本発明による熱補助磁気記録ヘッドに適用されるフォトニック結晶導波路の実施形態を概略的に示す平面図である。
【図４Ｂ】本発明による熱補助磁気記録ヘッドに適用されるフォトニック結晶導波路の実施形態を概略的に示す平面図である。
【図４Ｃ】本発明による熱補助磁気記録ヘッドに適用されるフォトニック結晶導波路の光導波用の線欠陥領域が偏光制御機能を有するように形成された実施形態のフォトニック結晶導波路を示す。
【図４Ｄ】本発明による熱補助磁気記録ヘッドに適用されるフォトニック結晶導波路の光導波用の線欠陥領域が偏光制御機能を有するように形成された実施形態のフォトニック結晶導波路を示す。
【図５Ａ】スロット型ナノアパーチャを示す断面図である。
【図５Ｂ】フォトニック結晶導波路の出力端から見たフォトニック結晶導波路とスロット型ナノアパーチャとを示す断面図である。
【図５Ｃ】図５Ａ及び図５Ｂのスロット型ナノアパーチャにおいて、スロット周辺に形成された複数のグルーブにより生成される表面プラズモンによる光フィールド強化を示す図である。
【図５Ｄ】波長より狭幅のスロットのみを有する場合、光透過が回折によってのみなされて、光透過率が非常に低いことを示す図である。
【図５Ｅ】波長より狭幅のスロットの周辺に複数のしわ形態のグルーブが形成された構造のスロット型ナノアパーチャである場合、光フィールドが強化できることを示す図である。
【図６Ａ】一般的なスロットで特定偏光の光のみが通過できることを示す図である。
【図６Ｂ】一般的なスロットで特定偏光の光のみが通過できることを示す図である。
【図７Ａ】Ｃ型ナノアパーチャを示す斜視図である。
【図７Ｂ】フォトニック結晶導波路の出力端から見たフォトニック結晶導波路とＣ型ナノアパーチャとを示す断面図である。
【図８Ａ】本発明による熱補助磁気記録ヘッドの製造方法の一実施形態の工程図である。
【図８Ｂ】本発明による熱補助磁気記録ヘッドの製造方法の一実施形態の工程図である。
【図８Ｃ】本発明による熱補助磁気記録ヘッドの製造方法の一実施形態の工程図である。
【図８Ｄ】本発明による熱補助磁気記録ヘッドの製造方法の一実施形態の工程図である。
【図８Ｅ】本発明による熱補助磁気記録ヘッドの製造方法の一実施形態の工程図である。
【図８Ｆ】本発明による熱補助磁気記録ヘッドの製造方法の一実施形態の工程図である。
【図８Ｇ】本発明による熱補助磁気記録ヘッドの製造方法の一実施形態の工程図である。
【図８Ｈ】本発明による熱補助磁気記録ヘッドの製造方法の一実施形態の工程図である。
【図８Ｉ】本発明による熱補助磁気記録ヘッドの製造方法の一実施形態の工程図である。
【図８Ｊ】本発明による熱補助磁気記録ヘッドの製造方法の一実施形態の工程図である。
【図８Ｋ】本発明による熱補助磁気記録ヘッドの製造方法の一実施形態の工程図である。
【図８Ｌ】本発明による熱補助磁気記録ヘッドの製造方法の一実施形態の工程図である。
【符号の説明】
【００９８】
１００ 磁気記録媒体
１１０ 磁気記録ヘッド
１１１ 記録ポール
１１３ リターンポール
１１５ ヨーク
１１７ 誘導コイル
１１９ 読み取りセンサー
１２０、１２５ 遮蔽層
１３０ 光源
１５０ 光伝送モジュール
１５１、１５３ クラッド層
１６０、２６０、３６０、４６０ フォトニック結晶導波路
１６０’ 導波路層
１６１ａ 出力領域
１７０、２７０、２８０、２９０、３７０ ナノアパーチャ
１７１ フォトレジスト
１７２ 露光された領域
１７３、１７５ 金属層
１７６ フォトレジスト層
１７６’ フォトレジスト
１７９、２７１、２８１、２８１’、２９１ スロット
２３５ モニタリング光検出器
２６１、３６１、４６１、４６１ａ、４６１ｂ 光導波用の線欠陥領域
２６１ｂ 屈曲
２６５ モニタリング光導波用の線欠陥領域２６５
２７３、２９３ グルーブ
３７１ 貫通孔
３７３ 突出部
４６３、４６５ 空気ホール
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁気記録媒体に磁気記録場を印加するための記録ポールと、前記記録ポールと磁気的に連結されて磁路を形成するリターンポールとを備える磁気記録ヘッドと、
光を生成出射する光源と、
前記磁気記録ヘッドの一方の側に位置し、前記光源から入力された光の進行をガイドするフォトニック結晶導波路と、前記フォトニック結晶導波路を介して伝送された光の強度分布を変えることで光フィールドを強化させるナノアパーチャとを備える光伝送モジュールと、を備えることを特徴とする熱補助磁気記録ヘッド。
【請求項２】
前記フォトニック結晶導波路は、屈折率が周期的に変わるフォトニック結晶から少なくとも１列以上の周期性を除去した光導波用の線欠陥領域を備え、
前記光導波用の線欠陥領域は、直線形態または少なくとも一つ以上の屈曲を有する形態に形成されたことを特徴とする請求項１に記載の熱補助磁気記録ヘッド。
【請求項３】
前記フォトニック結晶導波路は、
入力されて前記光導波用の線欠陥領域によってガイドされる光の一部を誘導して、モニター用の光としてガイドするモニタリング光導波用の線欠陥領域をさらに備えることを特徴とする請求項２に記載の熱補助磁気記録ヘッド。
【請求項４】
前記ガイドされたモニター用の光を受光して、前記フォトニック結晶導波路に入力された光量をモニタリングするモニター用の光検出器をさらに備えることを特徴とする請求項３に記載の熱補助磁気記録ヘッド。
【請求項５】
前記ナノアパーチャは、特定偏光の光に対して光フィールドを強化させて、
前記フォトニック結晶導波路は、前記ナノアパーチャによって光フィールド強化が行われるように、前記ナノアパーチャに適した特定偏光の光をガイドするような偏光制御機能を有することを特徴とする請求項１〜請求項４のうちいずれか一項に記載の熱補助磁気記録ヘッド。
【請求項６】
前記ナノアパーチャは、
Ｃ型ナノアパーチャと、スロットと該スロットの周辺に複数のグルーブとが形成されたスロット型ナノアパーチャとのうちいずれか一つであることを特徴とする請求項５に記載の熱補助磁気記録ヘッド。
【請求項７】
前記フォトニック結晶導波路の前記磁気記録ヘッドから遠い側、または前記磁気記録ヘッドの前記フォトニック結晶導波路から遠い側に読み取りセンサーをさらに備えることを特徴とする請求項５に記載の熱補助磁気記録ヘッド。
【請求項８】
前記フォトニック結晶導波路の前記磁気記録ヘッドから遠い側、または前記磁気記録ヘッドの前記フォトニック結晶導波路から遠い側に読み取りセンサーをさらに備えることを特徴とする請求項１〜請求項４のうちいずれか一項に記載の熱補助磁気記録ヘッド。
【請求項９】
前記磁気記録ヘッドと前記フォトニック結晶導波路の一方の側との間、及び前記フォトニック結晶導波路の他方の側のうち少なくともいずれか一方の側にクラッド層をさらに備えることを特徴とする請求項１〜請求項４のうちいずれか一項に記載の熱補助磁気記録ヘッド。
【請求項１０】
磁気記録媒体に磁気記録場を印加するための記録ポールと、前記記録ポールと磁気的に連結されて磁路を形成するリターンポールとを備える磁気記録ヘッドを形成する段階と、
前記磁気記録ヘッド上に光伝送モジュールを形成する段階と、を含み、
前記光伝送モジュールを形成する段階は、
前記磁気記録ヘッド上に導波路層を蒸着する段階と、
前記導波路層をパターニングして光の進行をガイドするフォトニック結晶導波路を形成する段階と、
前記フォトニック結晶導波路の出力領域に前記フォトニック結晶導波路を介して伝送された光の強度分布を変えることで光フィールドを強化させるナノアパーチャを形成する段階と、を含むことを特徴とする熱補助磁気記録ヘッドの製造方法。
【請求項１１】
前記フォトニック結晶導波路は、前記導波路層にナノインプリント、または電子リソグラフィ及び乾式エッチングを含む工程によって形成することを特徴とする請求項１０に記載の熱補助磁気記録ヘッドの製造方法。
【請求項１２】
前記ナノアパーチャを形成する段階は、
前記フォトニック結晶導波路の出力領域に金属層が存在するように形成する段階と、
前記出力領域に存在する前記金属層部分が露出されたフォトレジスト層を形成する段階と、
ＦＩＢ工程または乾式エッチング工程を通じて、前記金属層にナノアパーチャを形成し、フォトレジスト層を除去する段階とを含むことを特徴とする請求項１０に記載の熱補助磁気記録ヘッドの製造方法。
【請求項１３】
前記金属層が存在するように形成する段階は、
前記フォトニック結晶導波路層上にフォトレジスト層をコーティングする段階と、
ナノアパーチャを形成する前記フォトニック結晶導波路の出力領域を露光する段階と、
前記露光された領域を現像して、前記出力領域のフォトレジスト層を除去する段階と、
金属を蒸着する段階と、
残りのフォトレジスト層を除去して、前記出力領域にのみ金属層が存在するようにする段階と、を含むことを特徴とする請求項１２に記載の熱補助磁気記録ヘッドの製造方法。
【請求項１４】
前記フォトニック結晶導波路は、屈折率が周期的に変わるフォトニック結晶から少なくとも１列以上の周期性を除去した光導波用の線欠陥領域を備え、
前記光導波用の線欠陥領域は、直線形態または少なくとも一つ以上の屈曲を有する形態に形成されたことを特徴とする請求項１０〜請求項１３のうちいずれか一項に記載の熱補助磁気記録ヘッドの製造方法。
【請求項１５】
前記フォトニック結晶導波路は、
入力されて前記光導波用の線欠陥領域によってガイドされる光の一部を誘導して、モニター用の光としてガイドするモニタリング光導波用の線欠陥領域をさらに備えることを特徴とする請求項１４に記載の熱補助磁気記録ヘッドの製造方法。
【請求項１６】
前記ナノアパーチャは、特定偏光の光に対して光フィールドを強化させ、
前記フォトニック結晶導波路は、前記ナノアパーチャによって光フィールド強化が行われるように、前記ナノアパーチャに適した特定偏光の光をガイドするように偏光制御機能を有することを特徴とする請求項１４に記載の熱補助磁気記録ヘッドの製造方法。
【請求項１７】
前記ナノアパーチャは、
Ｃ型ナノアパーチャと、スロットと該スロットの周辺に複数のグルーブとが形成されたスロット型ナノアパーチャとのうちいずれか一つであることを特徴とする請求項１６に記載の熱補助磁気記録ヘッドの製造方法。
【請求項１８】
前記磁気記録ヘッドと光伝送モジュールとの間にクラッド層を形成する段階をさらに含むことを特徴とする請求項１０〜請求項１３のうちいずれか一項に記載の熱補助磁気記録ヘッドの製造方法。
【請求項１】
磁気記録媒体に磁気記録場を印加するための記録ポールと、前記記録ポールと磁気的に連結されて磁路を形成するリターンポールとを備える磁気記録ヘッドと、
光を生成出射する光源と、
前記磁気記録ヘッドの一方の側に位置し、前記光源から入力された光の進行をガイドするフォトニック結晶導波路と、前記フォトニック結晶導波路を介して伝送された光の強度分布を変えることで光フィールドを強化させるナノアパーチャとを備える光伝送モジュールと、を備えることを特徴とする熱補助磁気記録ヘッド。
【請求項２】
前記フォトニック結晶導波路は、屈折率が周期的に変わるフォトニック結晶から少なくとも１列以上の周期性を除去した光導波用の線欠陥領域を備え、
前記光導波用の線欠陥領域は、直線形態または少なくとも一つ以上の屈曲を有する形態に形成されたことを特徴とする請求項１に記載の熱補助磁気記録ヘッド。
【請求項３】
前記フォトニック結晶導波路は、
入力されて前記光導波用の線欠陥領域によってガイドされる光の一部を誘導して、モニター用の光としてガイドするモニタリング光導波用の線欠陥領域をさらに備えることを特徴とする請求項２に記載の熱補助磁気記録ヘッド。
【請求項４】
前記ガイドされたモニター用の光を受光して、前記フォトニック結晶導波路に入力された光量をモニタリングするモニター用の光検出器をさらに備えることを特徴とする請求項３に記載の熱補助磁気記録ヘッド。
【請求項５】
前記ナノアパーチャは、特定偏光の光に対して光フィールドを強化させて、
前記フォトニック結晶導波路は、前記ナノアパーチャによって光フィールド強化が行われるように、前記ナノアパーチャに適した特定偏光の光をガイドするような偏光制御機能を有することを特徴とする請求項１〜請求項４のうちいずれか一項に記載の熱補助磁気記録ヘッド。
【請求項６】
前記ナノアパーチャは、
Ｃ型ナノアパーチャと、スロットと該スロットの周辺に複数のグルーブとが形成されたスロット型ナノアパーチャとのうちいずれか一つであることを特徴とする請求項５に記載の熱補助磁気記録ヘッド。
【請求項７】
前記フォトニック結晶導波路の前記磁気記録ヘッドから遠い側、または前記磁気記録ヘッドの前記フォトニック結晶導波路から遠い側に読み取りセンサーをさらに備えることを特徴とする請求項５に記載の熱補助磁気記録ヘッド。
【請求項８】
前記フォトニック結晶導波路の前記磁気記録ヘッドから遠い側、または前記磁気記録ヘッドの前記フォトニック結晶導波路から遠い側に読み取りセンサーをさらに備えることを特徴とする請求項１〜請求項４のうちいずれか一項に記載の熱補助磁気記録ヘッド。
【請求項９】
前記磁気記録ヘッドと前記フォトニック結晶導波路の一方の側との間、及び前記フォトニック結晶導波路の他方の側のうち少なくともいずれか一方の側にクラッド層をさらに備えることを特徴とする請求項１〜請求項４のうちいずれか一項に記載の熱補助磁気記録ヘッド。
【請求項１０】
磁気記録媒体に磁気記録場を印加するための記録ポールと、前記記録ポールと磁気的に連結されて磁路を形成するリターンポールとを備える磁気記録ヘッドを形成する段階と、
前記磁気記録ヘッド上に光伝送モジュールを形成する段階と、を含み、
前記光伝送モジュールを形成する段階は、
前記磁気記録ヘッド上に導波路層を蒸着する段階と、
前記導波路層をパターニングして光の進行をガイドするフォトニック結晶導波路を形成する段階と、
前記フォトニック結晶導波路の出力領域に前記フォトニック結晶導波路を介して伝送された光の強度分布を変えることで光フィールドを強化させるナノアパーチャを形成する段階と、を含むことを特徴とする熱補助磁気記録ヘッドの製造方法。
【請求項１１】
前記フォトニック結晶導波路は、前記導波路層にナノインプリント、または電子リソグラフィ及び乾式エッチングを含む工程によって形成することを特徴とする請求項１０に記載の熱補助磁気記録ヘッドの製造方法。
【請求項１２】
前記ナノアパーチャを形成する段階は、
前記フォトニック結晶導波路の出力領域に金属層が存在するように形成する段階と、
前記出力領域に存在する前記金属層部分が露出されたフォトレジスト層を形成する段階と、
ＦＩＢ工程または乾式エッチング工程を通じて、前記金属層にナノアパーチャを形成し、フォトレジスト層を除去する段階とを含むことを特徴とする請求項１０に記載の熱補助磁気記録ヘッドの製造方法。
【請求項１３】
前記金属層が存在するように形成する段階は、
前記フォトニック結晶導波路層上にフォトレジスト層をコーティングする段階と、
ナノアパーチャを形成する前記フォトニック結晶導波路の出力領域を露光する段階と、
前記露光された領域を現像して、前記出力領域のフォトレジスト層を除去する段階と、
金属を蒸着する段階と、
残りのフォトレジスト層を除去して、前記出力領域にのみ金属層が存在するようにする段階と、を含むことを特徴とする請求項１２に記載の熱補助磁気記録ヘッドの製造方法。
【請求項１４】
前記フォトニック結晶導波路は、屈折率が周期的に変わるフォトニック結晶から少なくとも１列以上の周期性を除去した光導波用の線欠陥領域を備え、
前記光導波用の線欠陥領域は、直線形態または少なくとも一つ以上の屈曲を有する形態に形成されたことを特徴とする請求項１０〜請求項１３のうちいずれか一項に記載の熱補助磁気記録ヘッドの製造方法。
【請求項１５】
前記フォトニック結晶導波路は、
入力されて前記光導波用の線欠陥領域によってガイドされる光の一部を誘導して、モニター用の光としてガイドするモニタリング光導波用の線欠陥領域をさらに備えることを特徴とする請求項１４に記載の熱補助磁気記録ヘッドの製造方法。
【請求項１６】
前記ナノアパーチャは、特定偏光の光に対して光フィールドを強化させ、
前記フォトニック結晶導波路は、前記ナノアパーチャによって光フィールド強化が行われるように、前記ナノアパーチャに適した特定偏光の光をガイドするように偏光制御機能を有することを特徴とする請求項１４に記載の熱補助磁気記録ヘッドの製造方法。
【請求項１７】
前記ナノアパーチャは、
Ｃ型ナノアパーチャと、スロットと該スロットの周辺に複数のグルーブとが形成されたスロット型ナノアパーチャとのうちいずれか一つであることを特徴とする請求項１６に記載の熱補助磁気記録ヘッドの製造方法。
【請求項１８】
前記磁気記録ヘッドと光伝送モジュールとの間にクラッド層を形成する段階をさらに含むことを特徴とする請求項１０〜請求項１３のうちいずれか一項に記載の熱補助磁気記録ヘッドの製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図４Ｃ】
【図４Ｄ】
【図５Ａ】
【図５Ｂ】
【図５Ｃ】
【図５Ｄ】
【図５Ｅ】
【図６Ａ】
【図６Ｂ】
【図７Ａ】
【図７Ｂ】
【図８Ａ】
【図８Ｂ】
【図８Ｃ】
【図８Ｄ】
【図８Ｅ】
【図８Ｆ】
【図８Ｇ】
【図８Ｈ】
【図８Ｉ】
【図８Ｊ】
【図８Ｋ】
【図８Ｌ】
【図２】
【図３】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図４Ｃ】
【図４Ｄ】
【図５Ａ】
【図５Ｂ】
【図５Ｃ】
【図５Ｄ】
【図５Ｅ】
【図６Ａ】
【図６Ｂ】
【図７Ａ】
【図７Ｂ】
【図８Ａ】
【図８Ｂ】
【図８Ｃ】
【図８Ｄ】
【図８Ｅ】
【図８Ｆ】
【図８Ｇ】
【図８Ｈ】
【図８Ｉ】
【図８Ｊ】
【図８Ｋ】
【図８Ｌ】
【公開番号】特開２００７−１８８６２１（Ｐ２００７−１８８６２１Ａ）
【公開日】平成１９年７月２６日（２００７．７．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−３１１６８３（Ｐ２００６−３１１６８３）
【出願日】平成１８年１１月１７日（２００６．１１．１７）
【出願人】（３９００１９８３９）三星電子株式会社 (8,520)
【氏名又は名称原語表記】Ｓａｍｓｕｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年７月２６日（２００７．７．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１１月１７日（２００６．１１．１７）
【出願人】（３９００１９８３９）三星電子株式会社 (8,520)
【氏名又は名称原語表記】Ｓａｍｓｕｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．
【Ｆターム（参考）】
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