近接場光アシスト磁気記録ヘッド及びそれを用いた記録装置
【課題】 高密度な情報を記録する近接場光アシスト磁気記録ヘッドおよび、そのヘッドを利用した小型記録装置を提供する。
【解決手段】 先端に近接場光を発生させる錐状ティップ４３と、近接場光によってアシストされて磁気記録を行う近接場光アシスト磁気記録ヘッドであって、磁気記録素子１３が第一磁極１６ａと第二磁極１６ｂから成り、第一磁極がティップの第一側面上の第一薄膜から成り、第二磁極がティップの第一側面に対向する第二側面上の第二薄膜から成り、第一薄膜と第二薄膜は膜厚が異なるものであることを特徴とする近接場光アシスト磁気記録ヘッドことを特徴とする近接場光利用ヘッドとした。
【解決手段】 先端に近接場光を発生させる錐状ティップ４３と、近接場光によってアシストされて磁気記録を行う近接場光アシスト磁気記録ヘッドであって、磁気記録素子１３が第一磁極１６ａと第二磁極１６ｂから成り、第一磁極がティップの第一側面上の第一薄膜から成り、第二磁極がティップの第一側面に対向する第二側面上の第二薄膜から成り、第一薄膜と第二薄膜は膜厚が異なるものであることを特徴とする近接場光アシスト磁気記録ヘッドことを特徴とする近接場光利用ヘッドとした。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、微細な領域に光を局在化させることで回折限界を超える分解能を持つ近接場光を利用した近接場光利用ヘッド、特に近接場光と磁場の両者を利用することで超高記録密度を実現した近接場光アシスト磁気記録ヘッド及びそれを用いた記録装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年情報化社会における画像・動画情報の急激な増加に対応するため、情報記録再生装置は大容量化・小型化が進められている。光を用いた情報記録再生装置においては、記録密度が光波長に依存するため、短い波長の光を用いることで高密度化が図られてきた。波長に依存しない記録密度の実現の方法としては、近接場光を用いた記録再生原理が注目されている。磁気を用いた情報記録再生装置においては、記録媒体表面の微小領域を分離して磁化するために、微小領域のみに近接場光を照射することで加熱して保磁力を低下させてから磁化させる近接場光アシスト磁気記録方式が、次世代の記録再生原理の有力候補と見られている。
【０００３】
記録媒体への情報の記録は、従来、記録層の微小領域を記録媒体表面に平行な方向に磁化させる、いわゆる長手記録方式が行われてきたが、熱揺らぎの問題から記録密度の向上が困難になってきていた。この問題を解決するために、記録層の微小領域を記録媒体表面に垂直方向に磁化させるいわゆる垂直記録方式が採用され始めている。この方式では、記録層内においてＮ極とＳ極とがループを作り難いため、エネルギー的により安定で、長手記録方式に対して熱減磁に強くなっている。更に記録密度を向上させるために、隣り合う磁区同士の影響や、熱揺らぎを最小限に抑えるために、更に保磁力の強いものが記録媒体として採用され始めている。そのため、上述した垂直記録方式であっても、記録媒体に情報を記録することが困難になっていた。
【０００４】
そこで保磁力の強い記録媒体に対して、瞬間的に微小領域を加熱することで保磁力を低下させて磁化記録する方式が注目されている。これは、空気浮上スライダーに搭載された磁気記録素子の近傍に熱源となる素子を形成し、熱源から放射された熱によって記録媒体表面を加熱しつつ磁気記録素子が発生する磁場によって媒体記録層の磁化を反転させるという方式である。記録層の保磁力が高いため、いったん磁化された領域は隣りの領域に近接していても熱揺らぎに対して安定に存在することができる。これを熱アシスト磁気記録方式と呼ぶ。
【０００５】
熱アシスト磁気記録方式において記録の高密度化に重要な要因は、アシストのために加熱された領域をできるだけ微小化し、記録したい領域のみを加熱することであある。また、磁場を発生させる磁極の微小化も重要であり、加熱された領域のうちできるだけ微小領域のみを磁化させる必要がある。高周波数でオンオフの切り替えができ、かつ数〜数十ｎｍという領域のみに熱を与える方法として近接場光を利用することができる。これを近接場光アシスト磁気記録方式と呼ぶ。
【０００６】
近接場光アシスト磁気記録方式のヘッドは、従来の磁気ヘッドの記録磁極に隣接して近接場光発生素子を持つ構造となっている。近接場光発生素子は、例えば薄膜金属から成る散乱体であり、レーザーからの光を照射することによって微小領域に近接場光を発生させる（特許文献１）。
【０００７】
また、ヘッド底面にボウタイ形状の金属薄膜を形成し、光を記録媒体の上方から垂直に照射することで近接場光を発生させて、磁場を強くかけている領域に近接場光を重ねる構造も提案されている。この近接場光アシスト磁気記録ヘッドでは、近接場光発生素子はヘッド底面に形成された平面膜のボウタイ形状金属であり、レーザーからの光を光ファイバーなどで導入したのちミラーで反射させてボウタイに照射させることで、ボウタイ中央のギャップに近接場光を発生させる。さらにこのボウタイが磁気記録素子も兼ねていることで、近接場光によって加熱される媒体表面領域と、磁場によって磁化される領域が一致している。これにより近接場光による微小スポットを限界まで微小化することが可能となり、高密度記録に適している（特許文献２）。
【特許文献１】特開２００４−１５８０６７号公報（第５−６頁、第１図）
【特許文献２】特開２００２−２９８３０２号公報（第４−６頁、第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら従来の構造の近接場光アシスト磁気記録ヘッドでは、近接場光発生素子が磁気記録素子に隣接して形成されており、レーザーからの入射光がヘッドの斜め前方から照射される構成になっているため、近接場光発生素子は磁気記録素子の外側すなわちスライダーの端側に配置されている。空気浮上ヘッドは空気の流入端（リーディングエッジ）が流出端（トレイリングエッジ）よりも高い浮上量となって傾いて浮上するものであり、磁気記録素子は高密度記録のために、記録媒体表面にできるだけ近接させる必要があるため、流出端付近に搭載される。近接場光発生素子はその外側になるため、結果として媒体から見た場合にヘッドの走査方向に対して磁気記録素子よりも常に後ろ側に配置される（特許文献１、図１〜４）。
【０００９】
近接場光によって媒体表面の微小領域を加熱した後に磁気記録素子によって記録する近接場光アシスト磁気記録においては、近接場光発生素子は磁気記録素子よりも前側に配置されることが望ましい。従来技術においては後ろ側に配置されているため、近接場光によって加熱する領域は、近接場光発生素子直下だけでなくその前方まで含めた広い領域にならざるを得ない。このため、近接場光発生素子が本来持っている微小スポット性能を十分に発揮できないという問題点があった。またこの従来構造の近接場光アシスト磁気記録ヘッドでは、近接場光発生素子への光入射がレーザーからの空中伝播となっており、光学系を小型化単純化する上で困難があった。
【００１０】
別の従来構造の近接場光アシスト磁気記録ヘッドは、近接場光と磁場の両方を発生させるボウタイがヘッド底面に形成された平面膜から成っているため、発生する磁場がボウタイ全体に広がってしまう。長手記録の場合はボウタイ中央のギャップが記録密度を規定するが、垂直記録の場合は主磁極の媒体に対向する部分のサイズが記録密度を規定する。ボウタイを記録媒体側から見た場合に、主磁極がボウタイの片側全体となるため、高記録密度のためにはボウタイ自体を微小化する必要がある。ボウタイのサイズを小さくすると、ボウタイ周辺部が入射光スポットの中に含まれてしまい、近接場光がボウタイ中央部だけでなく周辺部でも発生し、ボウタイ周辺部において誤記録が行われてしまう。このように、近接場光が局在するボウタイ中央部にのみ強い記録用磁場が発生する構造を持つヘッドが必要とされていた。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために、本発明は、先端に近接場光を発生させる錐状ティップと、近接場光によって媒体表面の微小領域を加熱するとともに微小領域に磁化反転を生じさせる磁気記録素子とを持つ近接場光アシスト磁気記録ヘッドであって、磁化が媒体表面に対して略垂直方向であり、磁気記録素子が第一磁極と第二磁極から成り、第一磁極がティップの第一側面上の第一薄膜から成り、第二磁極がティップの前記第一側面に対向する第二側面上の第二薄膜から成り、第一薄膜と第二薄膜は膜厚が異なるものであることを特徴とする近接場光アシスト磁気記録ヘッドとした。
【００１２】
また本発明は、近接場光アシスト磁気記録ヘッドにおいて、ティップが平面基板上に形成され、断面が多角形で先端に平坦部を持つ透明な材質から成ることを特徴とした。
【００１３】
また本発明は、近接場光アシスト磁気記録ヘッドにおいて、ティップ断面が台形であり、台形の第一辺がそれに対向する第二辺の長さよりも短く、第一側面が第一辺を含み、第二側面が第二辺を含むことを特徴とした。
【００１４】
また本発明は、近接場光アシスト磁気記録ヘッドにおいて、ティップ側面のうち、第一側面と第二側面以外の側面のうち少なくとも一面が遮光膜で覆われていることを特徴とした。
【００１５】
また本発明は、近接場光アシスト磁気記録ヘッドにおいて、第一薄膜の第一側面と反対側の表面、および、第二薄膜の第二側面と反対側の表面、が磁気シールド層で覆われていることを特徴とした。
【００１６】
また本発明は、近接場光アシスト磁気記録ヘッドにおいて、媒体が回転することで発生する動圧を受けて媒体表面から所定の浮上量を持って浮上する空気浮上面を持つことを特徴とした。
【００１７】
また本発明は、近接場光アシスト磁気記録ヘッドにおいて、ティップと空気浮上面が同一プロセスによって同時に作製され、略同一高さであることを特徴とした。
【００１８】
また本発明は、近接場光アシスト磁気記録ヘッドにおいて、ティップと空気浮上面が同一プロセスによって同時に作製され、両者の高さの差が所定量であることを特徴とした。
【００１９】
また本発明は、近接場光アシスト磁気記録ヘッドと、媒体の表面に平行な方向に移動可能とされ、媒体の表面に平行で且つ互いに直交する２軸回りに回動自在な状態で、近接場光アシスト磁気記録ヘッドを先端側で支持するサスペンションアームと、近接場光アシスト磁気記録ヘッドに対して光束を入射させる光源と、サスペンションアームの基端側を支持すると共に、サスペンションアームを前記媒体の表面に平行な方向に向けて移動させるアクチュエーターと、媒体を一定方向に回転させる回転駆動部と、近接場光アシスト磁気記録ヘッドと光源と前記回転駆動部との作動を制御する制御部とを備えていることを特徴とする記録装置とした。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、強い保磁力を持つ磁気記録媒体のナノレベルの微小領域を加熱することによってその領域のみの保磁力を一時的に低下させた後に磁気記録を行うことができ、超高密度の記録を安定的に実現できる。
【００２１】
また本発明によれば、近接場光を発生させると同時に磁場を発生させる素子を、通常のフォトリソグラフィーなどの半導体プロセス技術を用いて作製することが可能となり、低コストで大量に近接場光アシスト磁気記録ヘッドを安定製造することができる。
【００２２】
また本発明によれば、ヘッドの走査方向と垂直に磁場や近接場光が広がることを防止でき、トラック密度の向上も実現できる。
【００２３】
また本発明によれば、背景光を遮ることで出力信号のＳ／Ｎを向上させることができる。
【００２４】
また本発明によれば、背景磁場を遮ることで出力信号のＳ／Ｎを向上させることができる。
【００２５】
また本発明によれば、媒体表面にナノメートルレベルで近接場光アシスト磁気記録ヘッドを近接させた状態で高速に媒体を回転させることで高速記録再生が実現できる。
【００２６】
また本発明によれば、ティップを媒体表面に極めて近接させることができ、近接場光と磁場の両方を微小領域に局在化させることによって高密度記録が実現できる。
【００２７】
また本発明によれば、ティップを空気浮上面よりも更に媒体表面に近接させることができ、媒体表面における近接場光と磁場の両方を更に局在化することによって更なる高密度記録が実現できる。
【００２８】
また本発明によれば、高い保磁力を持つ材質から成る記録媒体に対して極微小領域のみを近接場光によって瞬時に加熱して保磁力をその瞬間のみ低下させ、同時に磁場を印加することによって情報の記録を行うことができる。これを用いた記録装置は従来実現できなかった高密度大容量の装置を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
（実施の形態１）
以下、本発明に係る近接場光アシスト磁気記録ヘッド及びそれを用いた記録装置の第１実施形態を、図１から図５を参照して説明する。本実施形態の記録装置１は、図１に示すように、近接場光アシスト磁気記録ヘッド２と、ディスク面（磁気記録媒体の表面）Ｄに平行な方向に移動可能とされ、ディスク面Ｄに平行で且つ互いに直交する２軸（Ｘ軸、Ｙ軸とする）回りに回動自在な状態で近接場光アシスト磁気記録ヘッド２を先端側で支持するサスペンションアーム３と、光導波路４の基端側から該光導波路４に対して光束を入射させる光信号コントローラー（光源）５と、サスペンションアーム３の基端側を支持すると共に、サスペンションアーム３をディスク面Ｄに平行なＸＹ方向に向けてスキャン移動させるアクチュエーター６と、ディスクＤを一定方向に回転させるスピンドルモーター（回転駆動部）７と、情報に応じて変調した電流を近接場光アシスト磁気記録ヘッド２に対して供給すると共に、光信号コントローラー５の作動を制御する制御部（図示略）と、これら各構成品を内部に収容するハウジング８とを備えている。
【００３０】
ハウジング８は、アルミニウム等の金属材料により、上面視四角形状に形成されていると共に、内側に各構成品を収容する凹部８ａが形成されている。また、このハウジング８には、凹部８ａの開口を塞ぐように図示しない蓋が着脱可能に固定されるようになっている。凹部８ａの略中心には、上記スピンドルモーター７が取り付けられており、該スピンドルモーター７に中心孔を嵌め込むことでディスクＤが着脱自在に固定される。凹部８ａの隅角部には、上記アクチュエーター６が取り付けられている。このアクチュエーター６には、軸受９を介してキャリッジ１０が取り付けられており、該キャリッジ１０の先端にサスペンションアーム３が取り付けられている。
【００３１】
そして、キャリッジ１０及びサスペンションアーム３は、アクチュエーター６の駆動によって共に上記ＸＹ方向に移動可能とされている。なお、キャリッジ１０及びサスペンションアーム３は、ディスクＤの回転停止時にはアクチュエーター６の駆動によって、ディスクＤ上から退避する。また、光信号コントローラー５は、アクチュエーター６に隣接するように凹部８ａ内に取り付けられている。そして、このアクチュエーター６に隣接して、上記制御部が取り付けられている。近接場光アシスト磁気記録ヘッド２は、導入された光束から近接場光を発生させてディスクＤの微小領域を加熱すると共に磁界を与えて磁化反転を生じさせ、情報を記録させる。
【００３２】
図２に本実施の形態に係る近接場光アシスト磁気記録ヘッド２とサスペンションアーム３、光導波路４の断面図を示す。近接場光アシスト磁気記録ヘッド２は厚さ２００μｍの石英ガラス基板から成り、上面に直径８０μｍのマイクロレンズ１１を持ち、底面に空気浮上面１２と記録素子１３を持つ。空気浮上面１２は高さ１０μｍの四角錐台レール状であり、底面に２本形成されているが、これはコの字状に配置する構造に設計することも可能であり、底面に３ヶ所形成するトライポッド型にすることも可能である。記録素子１３は空気浮上面１２と同じ高さの四角錐台形状であり、微小構造の詳細は図４で後述する。光導波路４は先端が斜めに研磨されたミラー面１４となっている。
【００３３】
回転する記録媒体（図示略）に空気浮上面１２を対向させることで、空気浮上面１２は空気浮上力を受ける。一方、サスペンションアーム３からは負荷荷重がかけられ、空気浮上力と均衡することにより、近接場光アシスト磁気記録ヘッド２は記録媒体表面から所定の微小浮上量をもって浮上する。図示を略した光源からの入射光ＩＬは光導波路４内を伝播した後、ミラー面１４で反射して方向を変え、マイクロレンズ１１によって集光されて記録素子１３に入射する。この光が記録素子１３の先端から発生する近接場光ＮＬとなる。
【００３４】
図３は本実施の形態に係る近接場光アシスト磁気記録ヘッド２底面の斜視図である。石英ガラスから成る基板１５の表面に、前述したレール状の空気浮上面１２と、記録素子１３が形成されている。記録素子１３は四角錐台形状をしており、その頂面は光学的微小ギャップ１９となっており、側面には磁極磁性膜１６が成膜されている。磁極磁性膜１６はＮｉＦｅ、ＮｉＦｅＣｏなどの軟磁性材料から成る。磁極磁性膜１６は記録素子１３の底面において、基板１５の表面にパターニングされた基板上磁性膜１７に接続する。基板上磁性膜１７は磁極磁性膜１６と同一材料から成る。基板上磁性膜１７の一部の周辺を周回するようにコイル１８が形成されている。
【００３５】
コイル１８はＣｕから成る。磁極磁性膜１６、基板磁性膜１７、とコイル１８は全体として電磁石を構成する。記録媒体表面から微小浮上量をもって浮上した状態でコイル１８に電流を流すことで磁極磁性膜１６から磁束を放出する。上述したように記録素子１３の先端の光学的微小ギャップ１９からは近接場光ＮＬが発生しており、これによって記録媒体表面の所定領域を加熱することでその領域のみ保磁力を一時的に低下させる。それと同時に上述の磁束によって記録媒体の該領域の磁化を保持あるいは反転させ、情報の記録を行う。近接場光アシスト磁気記録ヘッド２の底面にはまた、再生素子２０が記録素子１３と同様の四角錐台形状で形成されている。再生素子２０は磁気抵抗素子となっており、配線パターン２１によって外部に信号を出力する。
【００３６】
図４は本実施の形態に係る記録素子１３の斜視図である。図中左右方向に記録媒体（図示略）が移動しながら記録再生を行う。記録素子１３は底面が一辺約１０μｍの正方形である四角錐台の一側面（図中右側）に主磁極磁性膜１６ａ、それに対向する側面（図中左側）に副磁極磁性膜１６ｂ、が形成された構造となっている。主磁極磁性膜１６ａと副磁極磁性膜１６ｂはどちらも同一の軟磁性材料から成る薄膜であり、図３では磁極磁性膜１６として総称したが、主磁極磁性膜１６ａの先端平坦部３１の記録媒体移動方向厚みＴ１が数ｎｍであるのに対し、副磁極磁性膜１６ｂの先端平坦部３２の記録媒体移動方向厚みＴ２は約１００ｎｍになっている。主磁極磁性膜１６ａと副磁極磁性膜１６ｂは上方から見たときにボウタイ形状を成し、中央が光学的微小ギャップ１９となる。
【００３７】
光学的微小ギャップ１９は一辺約２０ｎｍの略正方形である。記録媒体への記録に使われる磁束は主磁極磁性膜１６ａから発生する。光学的微小ギャップ１９から発生する近接場光ＮＬの空間的広がりと、主磁極磁性膜１６ａから発生する磁束の空間的広がりが重なる領域の大きさが、記録密度を規定する。本実施の形態では近接場光ＮＬは光学的微小ギャップ１９のギャップサイズ約２０ｎｍとほぼ同一の広がりを持つが、磁束は主磁極磁性膜１６ａの記録媒体移動方向厚みＴ１が数ｎｍであるので、数ｎｍ程度の微小領域への記録が可能である。記録動作に寄与する磁束は主磁極磁性膜１６ａのうち、記録媒体に対向する部分から発生するもののみであるため、主磁極磁性膜１６ａのうち記録素子１３の四角錐台の側面上に位置している部分は記録には影響しない。
【００３８】
このような立体構造を持つ記録素子１３によると、光学的にはボウタイの中央部に位置する光学的微小ギャップ１９が極めて局在化した近接場光を発生させ、磁気記録をアシストする。また、記録のための磁束は主磁極磁性膜１６ａの先端平坦部３１から発生し、四角錐台の側面上の磁性膜からの寄与は無視できる。また、副磁極磁性膜１６ｂの先端平坦部３２は、主磁極磁性膜１６ａの先端平坦部３１に比べて面積が数十から数百倍大きく、この平坦部３２によって記録に影響が出ることは無い。これにより、記録素子１３全体のサイズを微小化することなく、近接場光と磁束の両方を局在化した領域に強く発生させることが可能になった。
【００３９】
図５は本実施の形態に係る近接場光アシスト磁気記録ヘッド２の製造方法を示す。製造ステップＳ１〜Ｓ７に、図３中Ａ−Ａ’における断面図を示す。簡単のため配線パターン２１は図示を略した。
【００４０】
ステップＳ１において石英ガラス基板１５にレジスト４１、４２をフォトリソグラフィーによってパターニングする。レジスト４１はヘッドの一辺に沿って長く延びた長方形パターンであり、レジスト４２はヘッドの一方の端の近くに配置された正方形パターンである。ステップＳ２では、これらのレジストを用いて石英ガラス基板１５を等方性エッチングする。その結果、レジスト４１に保護された部分が空気浮上面１２となり、レジスト４２に保護された部分が四角錐台ティップ４３となる。四角錐台ティップ４３は四角錐台形状である。
【００４１】
ステップＳ３ではこの基板全体に対して図中右斜め上方から磁性材料を斜方蒸着することで、主磁極用磁性膜４４を形成する。主磁極用磁性膜４４は、四角錐台ティップ４３先端からの記録媒体移動方向厚みがＴ１である。Ｔ１は典型的には数ｎｍである。ステップＳ４では図中左斜め上方から同じく磁性材料を斜方蒸着することで、副磁極用磁性膜４５を形成する。副磁極用磁性膜４５は、四角錐台ティップ４３先端からの記録媒体移動方向厚みがＴ２である。Ｔ２は典型的には１００ｎｍである。
【００４２】
ステップＳ５で、四角錐台ティップ４３を含む近傍をレジスト４６で保護し、ステップＳ６で磁性膜をエッチングし、磁極用磁性膜４７を形成する。最後にステップＳ７において四角錐台ティップ４３の先端の磁性膜を機械的圧力によって塑性変形させて光学的微小ギャップ１９を形成する。このとき、磁性膜は光学的微小ギャップ１９の両側に分離されて、主磁極磁性膜１６ａと副磁極磁性膜１６ｂとなる。また、図示は略したが主磁極磁性膜１６ａ、副磁極磁性膜１６ｂの表面（四角錐台ティップ４３の反対側の面）に磁気シールド層を形成することも容易にできる。
【００４３】
このようにして、微小領域に近接場光と磁束の両方を同時に局在化させる機能を持つ近接場光アシスト磁気記録ヘッド２を量産に適した安価な方法で安定的に製造することができる。本願における近接場光アシスト磁気記録ヘッド２は、近接場光と磁束を発生させる記録素子１３が図４に示すような立体構造を持っており、強い近接場光を局在させるだけでなく、垂直磁気記録のための主磁極の記録媒体に対向する部分の面積を極めて微小化することができる。また、記録素子１３と空気浮上面１２を同一プロセスによって形成するため、両者の基板からの高さを厳密に揃えることが容易であり、空気浮上面１２がナノレベルの微小浮上量をもって浮上したときに、記録素子１３が記録媒体表面に対して同一の微小浮上量を持って近接することができる。これにより、従来極めて困難であった超高密度の記録を実現することができる。
（実施の形態２）
図６は本発明の実施の形態２に係る近接場光アシスト磁気記録ヘッドの記録素子５１の構造を示す。本実施の形態においては記録装置全体の構成やヘッド構造は実施の形態１とほぼ同一であるので説明を省略する。実施の形態１と同様に、図中左右方向が記録媒体の移動方向である。実施の形態１との違いは、四角錐台形状を持つ記録素子５１の断面が正方形ではなく台形である点である。四角錐台ティップ５２は石英ガラスの等方性エッチングによって形成する。断面が台形の四角錐台ティップ５２は、ガラス基板のエッチングの際に使用するレジストパターンの形状を正方形の代わりに台形にすることで、正方形の場合と同じく容易に形成可能である。
【００４４】
四角錐台ティップ５２の一側面（図中右側）に主磁極磁性膜５３が成膜されており、その面に対向する側面（図中左側）に副磁極磁性膜５４が成膜されている。主磁極磁性膜５３はその頂面５５が記録媒体表面に対向し、記録のための磁束放出面となる。副磁極磁性膜５４はその頂面５６が記録媒体表面に対向し、磁束戻り面となる。主磁極磁性膜５３の頂面５５の、記録媒体移動方向厚みＴ１１は典型的には数ｎｍであり、副磁極磁性膜５４の頂面５６の、記録媒体移動方向厚みＴ１２は約１００ｎｍである。実施の形態１と同様に、主磁極磁性膜５３のうち、四角錐台ティップ５２の側面に接している部分は記録媒体に対向しておらず、記録には寄与しない。
【００４５】
記録密度は頂面５５の厚みＴ１１によって規定されるため、極めて高密度記録が可能となる。四角錐台ティップ５２の頂面が光学的微小ギャップ５７となって近接場光を発生し、記録媒体表面の微小領域を加熱して一時的に保磁力を低下させることで磁気記録のアシストを行う点は、実施の形態１と同一の作用である。四角錐台ティップ５２は断面が台形であるので、主磁極磁性膜５３の頂面５５の、記録媒体移動方向に直交する方向の厚みＴ１３は、それに対応する副磁極磁性膜５４頂面５６の、記録媒体移動方向に直交する方向の厚みＴ１４に比べて小さい。これにより、ヘッドの走査方向の記録密度（線密度）だけでなく、それに垂直方向にも記録密度（トラック密度）を上げることができ、記録装置全体としての高密度化が実現される。
（実施の形態３）
図７は本発明の実施の形態３に係る近接場光アシスト磁気記録ヘッドの記録素子６１の構造を示す。本実施の形態においては記録装置全体の構成やヘッド構造は実施の形態１とほぼ同一であるので説明を省略する。記録素子６１は全体として四角錐台形状であり、その一側面（図中右側）に主磁極磁性膜６２、それに対向する側面（図中左側）に副磁極磁性膜６３が形成されている。主磁極磁性膜６２の頂面６４が磁束を放出し、副磁極磁性膜６３の頂面６５に磁束が戻る。ティップの先端部は光学的微小ギャップ６６となっており、ここから近接場光を発生して記録媒体表面の微小領域を加熱して一時的に保磁力を低下させて、磁気記録をアシストする。
【００４６】
本実施の形態と実施の形態１との違いは、ティップの残りの二側面（図中下側と上側）に遮光膜６７が形成されている点である。遮光膜６７はＡｌから成るが、他の遮光性のある材料から形成してもよい。ティップは前述のように石英ガラスから成るため光を透過するが、この遮光膜６７によってティップ側面からの光の漏れを防止する。光学的微小ギャップ６６の周辺部からの漏れ光が背景エネルギーとなって記録媒体に照射されることを防ぐことで、より安定した高密度記録が実現される。
（実施の形態４）
図８は本発明の実施の形態４に係る近接場光アシスト磁気記録ヘッド７１、８１を示す。図３におけるＡ−Ａ’に沿った断面図を示す。記録装置全体あるいはヘッド構造は実施の形態１と同様であるので説明を省略する。近接場光アシスト磁気記録ヘッド７１は、空気浮上面１２にくらべて記録素子の四角錐台ティップ７２が高い構造になっている。四角錐台ティップ７２の一側面には主磁極磁性膜７３、それに対向する側面には副磁極磁性膜７４が形成されている。四角錐台ティップ７２が空気浮上面１２よりも基板側から見て記録媒体に向かって突出した構造になっていることにより、ヘッドが微小浮上量をもって浮上しているときに、磁極が空気浮上面１２よりも更に記録媒体表面に近接する。こうすることによって、記録媒体表面における近接場光と磁束の両方をより強く発生させ、また局在化させることが可能となる。
【００４７】
また別の構造の近接場光アシスト磁気記録ヘッド８１では、空気浮上面１２にくらべて記録素子の四角錐台ティップ８２が低い構造になっている。四角錐台ティップ８２の一側面には主磁極磁性膜８３、それに対向する側面には副磁極磁性膜８４が形成されている。四角錐台ティップ８２が空気浮上面１２よりも奥まった場所に位置することによって、空気浮上面１２が記録媒体表面に接触した場合でも記録素子を損傷することがなくなる。
【００４８】
四角錐台ティップ７２、８２と空気浮上面１２の高さに所定の差を設けることは、図５で説明した作製方法の最初のステップの前にあらかじめ基板の所定領域を所定量エッチングすることによって容易に実現できる。
【００４９】
このように記録素子と空気浮上面の高さを自在に設計することによって、より高密度な記録あるいはより信頼性の高い近接場光アシスト磁気記録ヘッドを作製することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】実施の形態１に係る近接場光アシスト磁気記録ヘッドを用いた情報記録装置の概略図。
【図２】実施の形態１に係る近接場光アシスト磁気記録ヘッド２とサスペンションアーム３、光導波路４の断面図。
【図３】実施の形態１に係る近接場光アシスト磁気記録ヘッド２底面の斜視図。
【図４】実施の形態１に係る記録素子１３の斜視図。
【図５】実施の形態１係る近接場光アシスト磁気記録ヘッド２の製造方法を説明するための断面図。
【図６】実施の形態２に係る記録素子５１の斜視図。
【図７】実施の形態３に係る記録素子６１の斜視図。
【図８】実施の形態４に係る近接場光アシスト磁気記録ヘッド７１、８１の断面図。
【符号の説明】
【００５１】
１ 記録装置
２、７１、８１ 近接場光アシスト磁気記録ヘッド
３ サスペンションアーム
４ 光導波路
５ 光信号コントローラー（光源）
６ アクチュエーター
７ スピンドルモーター（回転駆動部）
８ ハウジング
９ 軸受
１０ キャリッジ
１１ マイクロレンズ
１２ 空気浮上面
１３、５１、６１、 記録素子
１４ ミラー面
１５ 基板
１６ 磁極磁性膜
４７ 磁極用磁性膜
１６ａ、４４、５３、６２、７３、８３ 主磁極磁性膜
１６ｂ、４５、５４、６３、７４、８４ 副磁極磁性膜
１７ 基板上磁性膜
１８ コイル
１９、５７、６６ 光学的微小ギャップ
２０ 再生素子
２１ 配線パターン
４１、４２、４６ レジスト
４３、５２、７２、８２ 四角錐台ティップ
６７ 遮光膜
Ｄ 磁気記録媒体の表面
ＩＬ 入射光
ＮＬ 近接場光
【技術分野】
【０００１】
この発明は、微細な領域に光を局在化させることで回折限界を超える分解能を持つ近接場光を利用した近接場光利用ヘッド、特に近接場光と磁場の両者を利用することで超高記録密度を実現した近接場光アシスト磁気記録ヘッド及びそれを用いた記録装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年情報化社会における画像・動画情報の急激な増加に対応するため、情報記録再生装置は大容量化・小型化が進められている。光を用いた情報記録再生装置においては、記録密度が光波長に依存するため、短い波長の光を用いることで高密度化が図られてきた。波長に依存しない記録密度の実現の方法としては、近接場光を用いた記録再生原理が注目されている。磁気を用いた情報記録再生装置においては、記録媒体表面の微小領域を分離して磁化するために、微小領域のみに近接場光を照射することで加熱して保磁力を低下させてから磁化させる近接場光アシスト磁気記録方式が、次世代の記録再生原理の有力候補と見られている。
【０００３】
記録媒体への情報の記録は、従来、記録層の微小領域を記録媒体表面に平行な方向に磁化させる、いわゆる長手記録方式が行われてきたが、熱揺らぎの問題から記録密度の向上が困難になってきていた。この問題を解決するために、記録層の微小領域を記録媒体表面に垂直方向に磁化させるいわゆる垂直記録方式が採用され始めている。この方式では、記録層内においてＮ極とＳ極とがループを作り難いため、エネルギー的により安定で、長手記録方式に対して熱減磁に強くなっている。更に記録密度を向上させるために、隣り合う磁区同士の影響や、熱揺らぎを最小限に抑えるために、更に保磁力の強いものが記録媒体として採用され始めている。そのため、上述した垂直記録方式であっても、記録媒体に情報を記録することが困難になっていた。
【０００４】
そこで保磁力の強い記録媒体に対して、瞬間的に微小領域を加熱することで保磁力を低下させて磁化記録する方式が注目されている。これは、空気浮上スライダーに搭載された磁気記録素子の近傍に熱源となる素子を形成し、熱源から放射された熱によって記録媒体表面を加熱しつつ磁気記録素子が発生する磁場によって媒体記録層の磁化を反転させるという方式である。記録層の保磁力が高いため、いったん磁化された領域は隣りの領域に近接していても熱揺らぎに対して安定に存在することができる。これを熱アシスト磁気記録方式と呼ぶ。
【０００５】
熱アシスト磁気記録方式において記録の高密度化に重要な要因は、アシストのために加熱された領域をできるだけ微小化し、記録したい領域のみを加熱することであある。また、磁場を発生させる磁極の微小化も重要であり、加熱された領域のうちできるだけ微小領域のみを磁化させる必要がある。高周波数でオンオフの切り替えができ、かつ数〜数十ｎｍという領域のみに熱を与える方法として近接場光を利用することができる。これを近接場光アシスト磁気記録方式と呼ぶ。
【０００６】
近接場光アシスト磁気記録方式のヘッドは、従来の磁気ヘッドの記録磁極に隣接して近接場光発生素子を持つ構造となっている。近接場光発生素子は、例えば薄膜金属から成る散乱体であり、レーザーからの光を照射することによって微小領域に近接場光を発生させる（特許文献１）。
【０００７】
また、ヘッド底面にボウタイ形状の金属薄膜を形成し、光を記録媒体の上方から垂直に照射することで近接場光を発生させて、磁場を強くかけている領域に近接場光を重ねる構造も提案されている。この近接場光アシスト磁気記録ヘッドでは、近接場光発生素子はヘッド底面に形成された平面膜のボウタイ形状金属であり、レーザーからの光を光ファイバーなどで導入したのちミラーで反射させてボウタイに照射させることで、ボウタイ中央のギャップに近接場光を発生させる。さらにこのボウタイが磁気記録素子も兼ねていることで、近接場光によって加熱される媒体表面領域と、磁場によって磁化される領域が一致している。これにより近接場光による微小スポットを限界まで微小化することが可能となり、高密度記録に適している（特許文献２）。
【特許文献１】特開２００４−１５８０６７号公報（第５−６頁、第１図）
【特許文献２】特開２００２−２９８３０２号公報（第４−６頁、第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら従来の構造の近接場光アシスト磁気記録ヘッドでは、近接場光発生素子が磁気記録素子に隣接して形成されており、レーザーからの入射光がヘッドの斜め前方から照射される構成になっているため、近接場光発生素子は磁気記録素子の外側すなわちスライダーの端側に配置されている。空気浮上ヘッドは空気の流入端（リーディングエッジ）が流出端（トレイリングエッジ）よりも高い浮上量となって傾いて浮上するものであり、磁気記録素子は高密度記録のために、記録媒体表面にできるだけ近接させる必要があるため、流出端付近に搭載される。近接場光発生素子はその外側になるため、結果として媒体から見た場合にヘッドの走査方向に対して磁気記録素子よりも常に後ろ側に配置される（特許文献１、図１〜４）。
【０００９】
近接場光によって媒体表面の微小領域を加熱した後に磁気記録素子によって記録する近接場光アシスト磁気記録においては、近接場光発生素子は磁気記録素子よりも前側に配置されることが望ましい。従来技術においては後ろ側に配置されているため、近接場光によって加熱する領域は、近接場光発生素子直下だけでなくその前方まで含めた広い領域にならざるを得ない。このため、近接場光発生素子が本来持っている微小スポット性能を十分に発揮できないという問題点があった。またこの従来構造の近接場光アシスト磁気記録ヘッドでは、近接場光発生素子への光入射がレーザーからの空中伝播となっており、光学系を小型化単純化する上で困難があった。
【００１０】
別の従来構造の近接場光アシスト磁気記録ヘッドは、近接場光と磁場の両方を発生させるボウタイがヘッド底面に形成された平面膜から成っているため、発生する磁場がボウタイ全体に広がってしまう。長手記録の場合はボウタイ中央のギャップが記録密度を規定するが、垂直記録の場合は主磁極の媒体に対向する部分のサイズが記録密度を規定する。ボウタイを記録媒体側から見た場合に、主磁極がボウタイの片側全体となるため、高記録密度のためにはボウタイ自体を微小化する必要がある。ボウタイのサイズを小さくすると、ボウタイ周辺部が入射光スポットの中に含まれてしまい、近接場光がボウタイ中央部だけでなく周辺部でも発生し、ボウタイ周辺部において誤記録が行われてしまう。このように、近接場光が局在するボウタイ中央部にのみ強い記録用磁場が発生する構造を持つヘッドが必要とされていた。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために、本発明は、先端に近接場光を発生させる錐状ティップと、近接場光によって媒体表面の微小領域を加熱するとともに微小領域に磁化反転を生じさせる磁気記録素子とを持つ近接場光アシスト磁気記録ヘッドであって、磁化が媒体表面に対して略垂直方向であり、磁気記録素子が第一磁極と第二磁極から成り、第一磁極がティップの第一側面上の第一薄膜から成り、第二磁極がティップの前記第一側面に対向する第二側面上の第二薄膜から成り、第一薄膜と第二薄膜は膜厚が異なるものであることを特徴とする近接場光アシスト磁気記録ヘッドとした。
【００１２】
また本発明は、近接場光アシスト磁気記録ヘッドにおいて、ティップが平面基板上に形成され、断面が多角形で先端に平坦部を持つ透明な材質から成ることを特徴とした。
【００１３】
また本発明は、近接場光アシスト磁気記録ヘッドにおいて、ティップ断面が台形であり、台形の第一辺がそれに対向する第二辺の長さよりも短く、第一側面が第一辺を含み、第二側面が第二辺を含むことを特徴とした。
【００１４】
また本発明は、近接場光アシスト磁気記録ヘッドにおいて、ティップ側面のうち、第一側面と第二側面以外の側面のうち少なくとも一面が遮光膜で覆われていることを特徴とした。
【００１５】
また本発明は、近接場光アシスト磁気記録ヘッドにおいて、第一薄膜の第一側面と反対側の表面、および、第二薄膜の第二側面と反対側の表面、が磁気シールド層で覆われていることを特徴とした。
【００１６】
また本発明は、近接場光アシスト磁気記録ヘッドにおいて、媒体が回転することで発生する動圧を受けて媒体表面から所定の浮上量を持って浮上する空気浮上面を持つことを特徴とした。
【００１７】
また本発明は、近接場光アシスト磁気記録ヘッドにおいて、ティップと空気浮上面が同一プロセスによって同時に作製され、略同一高さであることを特徴とした。
【００１８】
また本発明は、近接場光アシスト磁気記録ヘッドにおいて、ティップと空気浮上面が同一プロセスによって同時に作製され、両者の高さの差が所定量であることを特徴とした。
【００１９】
また本発明は、近接場光アシスト磁気記録ヘッドと、媒体の表面に平行な方向に移動可能とされ、媒体の表面に平行で且つ互いに直交する２軸回りに回動自在な状態で、近接場光アシスト磁気記録ヘッドを先端側で支持するサスペンションアームと、近接場光アシスト磁気記録ヘッドに対して光束を入射させる光源と、サスペンションアームの基端側を支持すると共に、サスペンションアームを前記媒体の表面に平行な方向に向けて移動させるアクチュエーターと、媒体を一定方向に回転させる回転駆動部と、近接場光アシスト磁気記録ヘッドと光源と前記回転駆動部との作動を制御する制御部とを備えていることを特徴とする記録装置とした。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、強い保磁力を持つ磁気記録媒体のナノレベルの微小領域を加熱することによってその領域のみの保磁力を一時的に低下させた後に磁気記録を行うことができ、超高密度の記録を安定的に実現できる。
【００２１】
また本発明によれば、近接場光を発生させると同時に磁場を発生させる素子を、通常のフォトリソグラフィーなどの半導体プロセス技術を用いて作製することが可能となり、低コストで大量に近接場光アシスト磁気記録ヘッドを安定製造することができる。
【００２２】
また本発明によれば、ヘッドの走査方向と垂直に磁場や近接場光が広がることを防止でき、トラック密度の向上も実現できる。
【００２３】
また本発明によれば、背景光を遮ることで出力信号のＳ／Ｎを向上させることができる。
【００２４】
また本発明によれば、背景磁場を遮ることで出力信号のＳ／Ｎを向上させることができる。
【００２５】
また本発明によれば、媒体表面にナノメートルレベルで近接場光アシスト磁気記録ヘッドを近接させた状態で高速に媒体を回転させることで高速記録再生が実現できる。
【００２６】
また本発明によれば、ティップを媒体表面に極めて近接させることができ、近接場光と磁場の両方を微小領域に局在化させることによって高密度記録が実現できる。
【００２７】
また本発明によれば、ティップを空気浮上面よりも更に媒体表面に近接させることができ、媒体表面における近接場光と磁場の両方を更に局在化することによって更なる高密度記録が実現できる。
【００２８】
また本発明によれば、高い保磁力を持つ材質から成る記録媒体に対して極微小領域のみを近接場光によって瞬時に加熱して保磁力をその瞬間のみ低下させ、同時に磁場を印加することによって情報の記録を行うことができる。これを用いた記録装置は従来実現できなかった高密度大容量の装置を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
（実施の形態１）
以下、本発明に係る近接場光アシスト磁気記録ヘッド及びそれを用いた記録装置の第１実施形態を、図１から図５を参照して説明する。本実施形態の記録装置１は、図１に示すように、近接場光アシスト磁気記録ヘッド２と、ディスク面（磁気記録媒体の表面）Ｄに平行な方向に移動可能とされ、ディスク面Ｄに平行で且つ互いに直交する２軸（Ｘ軸、Ｙ軸とする）回りに回動自在な状態で近接場光アシスト磁気記録ヘッド２を先端側で支持するサスペンションアーム３と、光導波路４の基端側から該光導波路４に対して光束を入射させる光信号コントローラー（光源）５と、サスペンションアーム３の基端側を支持すると共に、サスペンションアーム３をディスク面Ｄに平行なＸＹ方向に向けてスキャン移動させるアクチュエーター６と、ディスクＤを一定方向に回転させるスピンドルモーター（回転駆動部）７と、情報に応じて変調した電流を近接場光アシスト磁気記録ヘッド２に対して供給すると共に、光信号コントローラー５の作動を制御する制御部（図示略）と、これら各構成品を内部に収容するハウジング８とを備えている。
【００３０】
ハウジング８は、アルミニウム等の金属材料により、上面視四角形状に形成されていると共に、内側に各構成品を収容する凹部８ａが形成されている。また、このハウジング８には、凹部８ａの開口を塞ぐように図示しない蓋が着脱可能に固定されるようになっている。凹部８ａの略中心には、上記スピンドルモーター７が取り付けられており、該スピンドルモーター７に中心孔を嵌め込むことでディスクＤが着脱自在に固定される。凹部８ａの隅角部には、上記アクチュエーター６が取り付けられている。このアクチュエーター６には、軸受９を介してキャリッジ１０が取り付けられており、該キャリッジ１０の先端にサスペンションアーム３が取り付けられている。
【００３１】
そして、キャリッジ１０及びサスペンションアーム３は、アクチュエーター６の駆動によって共に上記ＸＹ方向に移動可能とされている。なお、キャリッジ１０及びサスペンションアーム３は、ディスクＤの回転停止時にはアクチュエーター６の駆動によって、ディスクＤ上から退避する。また、光信号コントローラー５は、アクチュエーター６に隣接するように凹部８ａ内に取り付けられている。そして、このアクチュエーター６に隣接して、上記制御部が取り付けられている。近接場光アシスト磁気記録ヘッド２は、導入された光束から近接場光を発生させてディスクＤの微小領域を加熱すると共に磁界を与えて磁化反転を生じさせ、情報を記録させる。
【００３２】
図２に本実施の形態に係る近接場光アシスト磁気記録ヘッド２とサスペンションアーム３、光導波路４の断面図を示す。近接場光アシスト磁気記録ヘッド２は厚さ２００μｍの石英ガラス基板から成り、上面に直径８０μｍのマイクロレンズ１１を持ち、底面に空気浮上面１２と記録素子１３を持つ。空気浮上面１２は高さ１０μｍの四角錐台レール状であり、底面に２本形成されているが、これはコの字状に配置する構造に設計することも可能であり、底面に３ヶ所形成するトライポッド型にすることも可能である。記録素子１３は空気浮上面１２と同じ高さの四角錐台形状であり、微小構造の詳細は図４で後述する。光導波路４は先端が斜めに研磨されたミラー面１４となっている。
【００３３】
回転する記録媒体（図示略）に空気浮上面１２を対向させることで、空気浮上面１２は空気浮上力を受ける。一方、サスペンションアーム３からは負荷荷重がかけられ、空気浮上力と均衡することにより、近接場光アシスト磁気記録ヘッド２は記録媒体表面から所定の微小浮上量をもって浮上する。図示を略した光源からの入射光ＩＬは光導波路４内を伝播した後、ミラー面１４で反射して方向を変え、マイクロレンズ１１によって集光されて記録素子１３に入射する。この光が記録素子１３の先端から発生する近接場光ＮＬとなる。
【００３４】
図３は本実施の形態に係る近接場光アシスト磁気記録ヘッド２底面の斜視図である。石英ガラスから成る基板１５の表面に、前述したレール状の空気浮上面１２と、記録素子１３が形成されている。記録素子１３は四角錐台形状をしており、その頂面は光学的微小ギャップ１９となっており、側面には磁極磁性膜１６が成膜されている。磁極磁性膜１６はＮｉＦｅ、ＮｉＦｅＣｏなどの軟磁性材料から成る。磁極磁性膜１６は記録素子１３の底面において、基板１５の表面にパターニングされた基板上磁性膜１７に接続する。基板上磁性膜１７は磁極磁性膜１６と同一材料から成る。基板上磁性膜１７の一部の周辺を周回するようにコイル１８が形成されている。
【００３５】
コイル１８はＣｕから成る。磁極磁性膜１６、基板磁性膜１７、とコイル１８は全体として電磁石を構成する。記録媒体表面から微小浮上量をもって浮上した状態でコイル１８に電流を流すことで磁極磁性膜１６から磁束を放出する。上述したように記録素子１３の先端の光学的微小ギャップ１９からは近接場光ＮＬが発生しており、これによって記録媒体表面の所定領域を加熱することでその領域のみ保磁力を一時的に低下させる。それと同時に上述の磁束によって記録媒体の該領域の磁化を保持あるいは反転させ、情報の記録を行う。近接場光アシスト磁気記録ヘッド２の底面にはまた、再生素子２０が記録素子１３と同様の四角錐台形状で形成されている。再生素子２０は磁気抵抗素子となっており、配線パターン２１によって外部に信号を出力する。
【００３６】
図４は本実施の形態に係る記録素子１３の斜視図である。図中左右方向に記録媒体（図示略）が移動しながら記録再生を行う。記録素子１３は底面が一辺約１０μｍの正方形である四角錐台の一側面（図中右側）に主磁極磁性膜１６ａ、それに対向する側面（図中左側）に副磁極磁性膜１６ｂ、が形成された構造となっている。主磁極磁性膜１６ａと副磁極磁性膜１６ｂはどちらも同一の軟磁性材料から成る薄膜であり、図３では磁極磁性膜１６として総称したが、主磁極磁性膜１６ａの先端平坦部３１の記録媒体移動方向厚みＴ１が数ｎｍであるのに対し、副磁極磁性膜１６ｂの先端平坦部３２の記録媒体移動方向厚みＴ２は約１００ｎｍになっている。主磁極磁性膜１６ａと副磁極磁性膜１６ｂは上方から見たときにボウタイ形状を成し、中央が光学的微小ギャップ１９となる。
【００３７】
光学的微小ギャップ１９は一辺約２０ｎｍの略正方形である。記録媒体への記録に使われる磁束は主磁極磁性膜１６ａから発生する。光学的微小ギャップ１９から発生する近接場光ＮＬの空間的広がりと、主磁極磁性膜１６ａから発生する磁束の空間的広がりが重なる領域の大きさが、記録密度を規定する。本実施の形態では近接場光ＮＬは光学的微小ギャップ１９のギャップサイズ約２０ｎｍとほぼ同一の広がりを持つが、磁束は主磁極磁性膜１６ａの記録媒体移動方向厚みＴ１が数ｎｍであるので、数ｎｍ程度の微小領域への記録が可能である。記録動作に寄与する磁束は主磁極磁性膜１６ａのうち、記録媒体に対向する部分から発生するもののみであるため、主磁極磁性膜１６ａのうち記録素子１３の四角錐台の側面上に位置している部分は記録には影響しない。
【００３８】
このような立体構造を持つ記録素子１３によると、光学的にはボウタイの中央部に位置する光学的微小ギャップ１９が極めて局在化した近接場光を発生させ、磁気記録をアシストする。また、記録のための磁束は主磁極磁性膜１６ａの先端平坦部３１から発生し、四角錐台の側面上の磁性膜からの寄与は無視できる。また、副磁極磁性膜１６ｂの先端平坦部３２は、主磁極磁性膜１６ａの先端平坦部３１に比べて面積が数十から数百倍大きく、この平坦部３２によって記録に影響が出ることは無い。これにより、記録素子１３全体のサイズを微小化することなく、近接場光と磁束の両方を局在化した領域に強く発生させることが可能になった。
【００３９】
図５は本実施の形態に係る近接場光アシスト磁気記録ヘッド２の製造方法を示す。製造ステップＳ１〜Ｓ７に、図３中Ａ−Ａ’における断面図を示す。簡単のため配線パターン２１は図示を略した。
【００４０】
ステップＳ１において石英ガラス基板１５にレジスト４１、４２をフォトリソグラフィーによってパターニングする。レジスト４１はヘッドの一辺に沿って長く延びた長方形パターンであり、レジスト４２はヘッドの一方の端の近くに配置された正方形パターンである。ステップＳ２では、これらのレジストを用いて石英ガラス基板１５を等方性エッチングする。その結果、レジスト４１に保護された部分が空気浮上面１２となり、レジスト４２に保護された部分が四角錐台ティップ４３となる。四角錐台ティップ４３は四角錐台形状である。
【００４１】
ステップＳ３ではこの基板全体に対して図中右斜め上方から磁性材料を斜方蒸着することで、主磁極用磁性膜４４を形成する。主磁極用磁性膜４４は、四角錐台ティップ４３先端からの記録媒体移動方向厚みがＴ１である。Ｔ１は典型的には数ｎｍである。ステップＳ４では図中左斜め上方から同じく磁性材料を斜方蒸着することで、副磁極用磁性膜４５を形成する。副磁極用磁性膜４５は、四角錐台ティップ４３先端からの記録媒体移動方向厚みがＴ２である。Ｔ２は典型的には１００ｎｍである。
【００４２】
ステップＳ５で、四角錐台ティップ４３を含む近傍をレジスト４６で保護し、ステップＳ６で磁性膜をエッチングし、磁極用磁性膜４７を形成する。最後にステップＳ７において四角錐台ティップ４３の先端の磁性膜を機械的圧力によって塑性変形させて光学的微小ギャップ１９を形成する。このとき、磁性膜は光学的微小ギャップ１９の両側に分離されて、主磁極磁性膜１６ａと副磁極磁性膜１６ｂとなる。また、図示は略したが主磁極磁性膜１６ａ、副磁極磁性膜１６ｂの表面（四角錐台ティップ４３の反対側の面）に磁気シールド層を形成することも容易にできる。
【００４３】
このようにして、微小領域に近接場光と磁束の両方を同時に局在化させる機能を持つ近接場光アシスト磁気記録ヘッド２を量産に適した安価な方法で安定的に製造することができる。本願における近接場光アシスト磁気記録ヘッド２は、近接場光と磁束を発生させる記録素子１３が図４に示すような立体構造を持っており、強い近接場光を局在させるだけでなく、垂直磁気記録のための主磁極の記録媒体に対向する部分の面積を極めて微小化することができる。また、記録素子１３と空気浮上面１２を同一プロセスによって形成するため、両者の基板からの高さを厳密に揃えることが容易であり、空気浮上面１２がナノレベルの微小浮上量をもって浮上したときに、記録素子１３が記録媒体表面に対して同一の微小浮上量を持って近接することができる。これにより、従来極めて困難であった超高密度の記録を実現することができる。
（実施の形態２）
図６は本発明の実施の形態２に係る近接場光アシスト磁気記録ヘッドの記録素子５１の構造を示す。本実施の形態においては記録装置全体の構成やヘッド構造は実施の形態１とほぼ同一であるので説明を省略する。実施の形態１と同様に、図中左右方向が記録媒体の移動方向である。実施の形態１との違いは、四角錐台形状を持つ記録素子５１の断面が正方形ではなく台形である点である。四角錐台ティップ５２は石英ガラスの等方性エッチングによって形成する。断面が台形の四角錐台ティップ５２は、ガラス基板のエッチングの際に使用するレジストパターンの形状を正方形の代わりに台形にすることで、正方形の場合と同じく容易に形成可能である。
【００４４】
四角錐台ティップ５２の一側面（図中右側）に主磁極磁性膜５３が成膜されており、その面に対向する側面（図中左側）に副磁極磁性膜５４が成膜されている。主磁極磁性膜５３はその頂面５５が記録媒体表面に対向し、記録のための磁束放出面となる。副磁極磁性膜５４はその頂面５６が記録媒体表面に対向し、磁束戻り面となる。主磁極磁性膜５３の頂面５５の、記録媒体移動方向厚みＴ１１は典型的には数ｎｍであり、副磁極磁性膜５４の頂面５６の、記録媒体移動方向厚みＴ１２は約１００ｎｍである。実施の形態１と同様に、主磁極磁性膜５３のうち、四角錐台ティップ５２の側面に接している部分は記録媒体に対向しておらず、記録には寄与しない。
【００４５】
記録密度は頂面５５の厚みＴ１１によって規定されるため、極めて高密度記録が可能となる。四角錐台ティップ５２の頂面が光学的微小ギャップ５７となって近接場光を発生し、記録媒体表面の微小領域を加熱して一時的に保磁力を低下させることで磁気記録のアシストを行う点は、実施の形態１と同一の作用である。四角錐台ティップ５２は断面が台形であるので、主磁極磁性膜５３の頂面５５の、記録媒体移動方向に直交する方向の厚みＴ１３は、それに対応する副磁極磁性膜５４頂面５６の、記録媒体移動方向に直交する方向の厚みＴ１４に比べて小さい。これにより、ヘッドの走査方向の記録密度（線密度）だけでなく、それに垂直方向にも記録密度（トラック密度）を上げることができ、記録装置全体としての高密度化が実現される。
（実施の形態３）
図７は本発明の実施の形態３に係る近接場光アシスト磁気記録ヘッドの記録素子６１の構造を示す。本実施の形態においては記録装置全体の構成やヘッド構造は実施の形態１とほぼ同一であるので説明を省略する。記録素子６１は全体として四角錐台形状であり、その一側面（図中右側）に主磁極磁性膜６２、それに対向する側面（図中左側）に副磁極磁性膜６３が形成されている。主磁極磁性膜６２の頂面６４が磁束を放出し、副磁極磁性膜６３の頂面６５に磁束が戻る。ティップの先端部は光学的微小ギャップ６６となっており、ここから近接場光を発生して記録媒体表面の微小領域を加熱して一時的に保磁力を低下させて、磁気記録をアシストする。
【００４６】
本実施の形態と実施の形態１との違いは、ティップの残りの二側面（図中下側と上側）に遮光膜６７が形成されている点である。遮光膜６７はＡｌから成るが、他の遮光性のある材料から形成してもよい。ティップは前述のように石英ガラスから成るため光を透過するが、この遮光膜６７によってティップ側面からの光の漏れを防止する。光学的微小ギャップ６６の周辺部からの漏れ光が背景エネルギーとなって記録媒体に照射されることを防ぐことで、より安定した高密度記録が実現される。
（実施の形態４）
図８は本発明の実施の形態４に係る近接場光アシスト磁気記録ヘッド７１、８１を示す。図３におけるＡ−Ａ’に沿った断面図を示す。記録装置全体あるいはヘッド構造は実施の形態１と同様であるので説明を省略する。近接場光アシスト磁気記録ヘッド７１は、空気浮上面１２にくらべて記録素子の四角錐台ティップ７２が高い構造になっている。四角錐台ティップ７２の一側面には主磁極磁性膜７３、それに対向する側面には副磁極磁性膜７４が形成されている。四角錐台ティップ７２が空気浮上面１２よりも基板側から見て記録媒体に向かって突出した構造になっていることにより、ヘッドが微小浮上量をもって浮上しているときに、磁極が空気浮上面１２よりも更に記録媒体表面に近接する。こうすることによって、記録媒体表面における近接場光と磁束の両方をより強く発生させ、また局在化させることが可能となる。
【００４７】
また別の構造の近接場光アシスト磁気記録ヘッド８１では、空気浮上面１２にくらべて記録素子の四角錐台ティップ８２が低い構造になっている。四角錐台ティップ８２の一側面には主磁極磁性膜８３、それに対向する側面には副磁極磁性膜８４が形成されている。四角錐台ティップ８２が空気浮上面１２よりも奥まった場所に位置することによって、空気浮上面１２が記録媒体表面に接触した場合でも記録素子を損傷することがなくなる。
【００４８】
四角錐台ティップ７２、８２と空気浮上面１２の高さに所定の差を設けることは、図５で説明した作製方法の最初のステップの前にあらかじめ基板の所定領域を所定量エッチングすることによって容易に実現できる。
【００４９】
このように記録素子と空気浮上面の高さを自在に設計することによって、より高密度な記録あるいはより信頼性の高い近接場光アシスト磁気記録ヘッドを作製することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】実施の形態１に係る近接場光アシスト磁気記録ヘッドを用いた情報記録装置の概略図。
【図２】実施の形態１に係る近接場光アシスト磁気記録ヘッド２とサスペンションアーム３、光導波路４の断面図。
【図３】実施の形態１に係る近接場光アシスト磁気記録ヘッド２底面の斜視図。
【図４】実施の形態１に係る記録素子１３の斜視図。
【図５】実施の形態１係る近接場光アシスト磁気記録ヘッド２の製造方法を説明するための断面図。
【図６】実施の形態２に係る記録素子５１の斜視図。
【図７】実施の形態３に係る記録素子６１の斜視図。
【図８】実施の形態４に係る近接場光アシスト磁気記録ヘッド７１、８１の断面図。
【符号の説明】
【００５１】
１ 記録装置
２、７１、８１ 近接場光アシスト磁気記録ヘッド
３ サスペンションアーム
４ 光導波路
５ 光信号コントローラー（光源）
６ アクチュエーター
７ スピンドルモーター（回転駆動部）
８ ハウジング
９ 軸受
１０ キャリッジ
１１ マイクロレンズ
１２ 空気浮上面
１３、５１、６１、 記録素子
１４ ミラー面
１５ 基板
１６ 磁極磁性膜
４７ 磁極用磁性膜
１６ａ、４４、５３、６２、７３、８３ 主磁極磁性膜
１６ｂ、４５、５４、６３、７４、８４ 副磁極磁性膜
１７ 基板上磁性膜
１８ コイル
１９、５７、６６ 光学的微小ギャップ
２０ 再生素子
２１ 配線パターン
４１、４２、４６ レジスト
４３、５２、７２、８２ 四角錐台ティップ
６７ 遮光膜
Ｄ 磁気記録媒体の表面
ＩＬ 入射光
ＮＬ 近接場光
【特許請求の範囲】
【請求項１】
先端に近接場光を発生させる錐状ティップと、前記近接場光によって媒体表面の微小領域を加熱するとともに前記微小領域に磁化反転を生じさせる磁気記録素子とを持つ近接場光アシスト磁気記録ヘッドであって、
前記磁化が前記媒体表面に対して略垂直方向であり、
前記磁気記録素子が第一磁極と第二磁極から成り、
前記第一磁極が前記ティップの第一側面上の第一薄膜から成り、
前記第二磁極が前記ティップの前記第一側面に対向する第二側面上の第二薄膜から成り、
前記第一薄膜と前記第二薄膜は膜厚が異なるものであることを特徴とする近接場光アシスト磁気記録ヘッド。
【請求項２】
前記ティップが平面基板上に形成され、断面が多角形で先端に平坦部を持つ透明な材質から成ることを特徴とする請求項１記載の近接場光アシスト磁気記録ヘッド。
【請求項３】
前記ティップ断面が台形であり、前記台形の第一辺がそれに対向する第二辺の長さよりも短く、前記第一側面が前記第一辺を含み、前記第二側面が前記第二辺を含むことを特徴とする請求項２記載の近接場光アシスト磁気記録ヘッド。
【請求項４】
前記ティップ側面のうち、前記第一側面と前記第二側面以外の側面のうち少なくとも一面が遮光膜で覆われていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の近接場光アシスト磁気記録ヘッド。
【請求項５】
前記第一薄膜の前記第一側面と反対側の表面、および、前記第二薄膜の前記第二側面と反対側の表面、が磁気シールド層で覆われていることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の近接場光アシスト磁気記録ヘッド。
【請求項６】
前記媒体が回転することで発生する動圧を受けて前記媒体表面から所定の浮上量を持って浮上する空気浮上面を持つことを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の近接場光アシスト磁気記録ヘッド。
【請求項７】
前記ティップと前記空気浮上面が同一プロセスによって同時に作製され、略同一高さであることを特徴とする請求項６に記載の近接場光アシスト磁気記録ヘッド。
【請求項８】
前記ティップと前記空気浮上面が同一プロセスによって同時に作製され、両者の高さの差が所定量であることを特徴とする請求項６に記載の近接場光アシスト磁気記録ヘッド。
【請求項９】
請求項１から８のいずれかに記載の近接場光アシスト磁気記録ヘッドと、
前記媒体の表面に平行な方向に移動可能とされ、前記媒体の表面に平行で且つ互いに直交する２軸回りに回動自在な状態で、前記近接場光アシスト磁気記録ヘッドを先端側で支持するサスペンションアームと、
前記近接場光アシスト磁気記録ヘッドに対して光束を入射させる光源と、
前記サスペンションアームの基端側を支持すると共に、前記サスペンションアームを前記媒体の表面に平行な方向に向けて移動させるアクチュエーターと、
前記媒体を一定方向に回転させる回転駆動部と、
前記近接場光アシスト磁気記録ヘッドと前記光源と前記回転駆動部との作動を制御する制御部とを備えていることを特徴とする記録装置。
【請求項１】
先端に近接場光を発生させる錐状ティップと、前記近接場光によって媒体表面の微小領域を加熱するとともに前記微小領域に磁化反転を生じさせる磁気記録素子とを持つ近接場光アシスト磁気記録ヘッドであって、
前記磁化が前記媒体表面に対して略垂直方向であり、
前記磁気記録素子が第一磁極と第二磁極から成り、
前記第一磁極が前記ティップの第一側面上の第一薄膜から成り、
前記第二磁極が前記ティップの前記第一側面に対向する第二側面上の第二薄膜から成り、
前記第一薄膜と前記第二薄膜は膜厚が異なるものであることを特徴とする近接場光アシスト磁気記録ヘッド。
【請求項２】
前記ティップが平面基板上に形成され、断面が多角形で先端に平坦部を持つ透明な材質から成ることを特徴とする請求項１記載の近接場光アシスト磁気記録ヘッド。
【請求項３】
前記ティップ断面が台形であり、前記台形の第一辺がそれに対向する第二辺の長さよりも短く、前記第一側面が前記第一辺を含み、前記第二側面が前記第二辺を含むことを特徴とする請求項２記載の近接場光アシスト磁気記録ヘッド。
【請求項４】
前記ティップ側面のうち、前記第一側面と前記第二側面以外の側面のうち少なくとも一面が遮光膜で覆われていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の近接場光アシスト磁気記録ヘッド。
【請求項５】
前記第一薄膜の前記第一側面と反対側の表面、および、前記第二薄膜の前記第二側面と反対側の表面、が磁気シールド層で覆われていることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の近接場光アシスト磁気記録ヘッド。
【請求項６】
前記媒体が回転することで発生する動圧を受けて前記媒体表面から所定の浮上量を持って浮上する空気浮上面を持つことを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の近接場光アシスト磁気記録ヘッド。
【請求項７】
前記ティップと前記空気浮上面が同一プロセスによって同時に作製され、略同一高さであることを特徴とする請求項６に記載の近接場光アシスト磁気記録ヘッド。
【請求項８】
前記ティップと前記空気浮上面が同一プロセスによって同時に作製され、両者の高さの差が所定量であることを特徴とする請求項６に記載の近接場光アシスト磁気記録ヘッド。
【請求項９】
請求項１から８のいずれかに記載の近接場光アシスト磁気記録ヘッドと、
前記媒体の表面に平行な方向に移動可能とされ、前記媒体の表面に平行で且つ互いに直交する２軸回りに回動自在な状態で、前記近接場光アシスト磁気記録ヘッドを先端側で支持するサスペンションアームと、
前記近接場光アシスト磁気記録ヘッドに対して光束を入射させる光源と、
前記サスペンションアームの基端側を支持すると共に、前記サスペンションアームを前記媒体の表面に平行な方向に向けて移動させるアクチュエーターと、
前記媒体を一定方向に回転させる回転駆動部と、
前記近接場光アシスト磁気記録ヘッドと前記光源と前記回転駆動部との作動を制御する制御部とを備えていることを特徴とする記録装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００８−２７５４３（Ｐ２００８−２７５４３Ａ）
【公開日】平成２０年２月７日（２００８．２．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２００３４６（Ｐ２００６−２００３４６）
【出願日】平成１８年７月２４日（２００６．７．２４）
【出願人】（０００００２３２５）セイコーインスツル株式会社 (3,629)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年２月７日（２００８．２．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年７月２４日（２００６．７．２４）
【出願人】（０００００２３２５）セイコーインスツル株式会社 (3,629)
【Ｆターム（参考）】
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