近接場光発生器、光アシスト式磁気記録ヘッド、光アシスト式磁気記録装置
【課題】共晶を発生することなく効率良く近接場光を発生することが可能な近接場光発生器、光アシスト式磁気記録ヘッド、光アシスト式磁気記録装置を提供する。
【解決手段】光学素子からプラズモンプローブに照射した光から近接場光を発生する近接場光発生器において、光学素子の材質はシリコン、プラズモンプローブの材質は金であり、光学素子と前記プラズモンプローブとの間に、シリコンと金の共晶現象を防止するバッファ層を形成したことを特徴とする近接場光発生器。
【解決手段】光学素子からプラズモンプローブに照射した光から近接場光を発生する近接場光発生器において、光学素子の材質はシリコン、プラズモンプローブの材質は金であり、光学素子と前記プラズモンプローブとの間に、シリコンと金の共晶現象を防止するバッファ層を形成したことを特徴とする近接場光発生器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、近接場光発生器、光アシスト式磁気記録ヘッド、光アシスト式磁気記録装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
磁気記録方式では、記録密度が高くなると磁気ビットが外部温度等の影響を顕著に受けるようになる。このため高い保磁力を有する記録媒体が必要になるが、そのような記録媒体を使用すると記録時に必要な磁界も大きくなる。記録ヘッドによって発生する磁界は飽和磁束密度によって上限が決まるが、この値は材料限界に近づいており飛躍的な増大は望めない。そこで、記録時に局所的に加熱して磁気軟化を生じさせ、保磁力が小さくなった状態で記録し、その後に加熱を止めて自然冷却することにより、記録した磁気ビットの安定性を保証する方式が提案されている。この方式は熱アシスト磁気記録方式と呼ばれている。
【０００３】
熱アシスト磁気記録方式では、記録媒体の加熱を瞬間的に行うことが望ましい。また、加熱する機構と記録媒体とが接触することは許されない。このため、加熱は光の吸収を利用して行われるのが一般的であり、加熱に光を用いる方式は光アシスト式と呼ばれている。光アシスト式で超高密度記録を行う場合、必要なスポット径は２０ｎｍ程度になるが、通常の光学系では回折限界があるため、光をそこまで集光することはできない。そこで、非伝搬光である近接場光を用いて加熱する方式がいくつか提案されている（特許文献１等参照。）。この方式では適当な波長のレーザ光を光学系によって集光し、数十ｎｍの大きさの金属（プラズモンプローブと呼ばれる。）に照射して近接場光を発生させ、その近接場光を加熱手段として用いている。
【０００４】
また、近接場光を発生させるプラズモンプローブやプラズモンプローブを形成する基板の材料について各種提案されている（例えば、特許文献２参照）。また、プラズモンプローブを金で形成し、プラズモンプローブに光を照射する光学素子の媒質に高屈折率のシリコンを用いる方法が開示されている（例えば、特許文献３参照）。
【０００５】
プラズモンプローブに光を照射する光学素子の媒質に高屈折率のシリコンを用いると、効率よくスポット径を小さくすることができる。また、プラズモンプローブを金で形成すると高効率で近接場光を発生させることができる。このような特性を利用し、例えば、特許文献３に開示されているようにシリコンの上にプラズモンプローブを金で形成すると、小さいスポットサイズの近接場光を効率よく発生できる。
【特許文献１】特開２００５−１１６１５５号公報
【特許文献２】特開２００３−１１４１８４号公報
【特許文献３】特開２００４−２８９００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、シリコンの上にプラズモンプローブを金で形成すると、共晶と呼ばれる現象のため金の融点が低下する。そのため、光アシスト式磁気記録ヘッドのようにプラズモンプローブから近接場光を発生させ、その近接場光を加熱手段として用いると、発生した熱のため金が溶けて表面に合金を形成してしまう、という問題がある。
【０００７】
図９を用いて、共晶について説明する。図９は金とシリコンの相図である。横軸はシリコンと金の割合であり、縦軸は融点である。図９のように金とシリコンの割合によって、融点が変化する。金とシリコンが接している部分を最低の融点以上の温度で加熱すると、最低の融点のときの金とシリコンの割合で混ざりながら溶けて合金になる。この現象は共晶と呼ばれている。図９のグラフから融点が最低になるのは約３７０℃であり、シリコンに対し約３０％の割合で金が溶けることがわかる。
【０００８】
一方、光アシスト磁気記録方式において、プラズモンプローブから発生させる近接場光により磁気記録媒体を加熱する目標温度は約４００℃以上である。記録媒体をその温度に上げるのに必要な光エネルギーをプラズモンプローブに照射した場合、プラズモンプローブの温度は４００℃以上に上昇し、最低の融点である約３７０℃を超える温度となる。そのため、金で形成されたプローブの表面がシリコンとの合金になり、近接場光を発生しなくなってしまう。
【０００９】
すなわち、シリコンの上にプラズモンプローブを金で形成すると、熱アシスト式磁気記録に使用するような高いエネルギーの光を入射した場合、共晶現象により金とシリコンが合金を作ってしまうので、磁気記録媒体を必要な温度まで加熱できなかった。
【００１０】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、共晶を発生することなく効率良く近接場光を発生することが可能な近接場光発生器、光アシスト式磁気記録ヘッド、光アシスト式磁気記録装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
１．
光学素子からプラズモンプローブに照射した光から近接場光を発生する近接場光発生器において、
前記光学素子の材質はシリコン、
前記プラズモンプローブの材質は金であり、
前記光学素子と前記プラズモンプローブとの間に、シリコンと金の共晶現象を防止するバッファ層を形成したことを特徴とする近接場光発生器。
【００１２】
２．
前記光学素子は、導波路であることを特徴とする１に記載の近接場光発生器。
【００１３】
３．
前記光学素子は凹部を有し、前記プラズモンプローブは、該凹部にシリコンと金の共晶現象を防止するバッファ層を介して形成されていることを特徴とする１に記載の近接場光発生器。
【００１４】
４．
光源から照射された光を集光する光学素子と、
前記光学素子が配置された光透過性を有する支持部材と、
前記光学素子によって集光される位置に設けられ、前記支持部材を透過した前記光から近接場光を発生するプラズモンプローブと、
を有する近接場光発生器において、
前記支持部材の材質はシリコン、
前記プラズモンプローブの材質は金であり、
前記支持部材と前記プラズモンプローブとの間に、シリコンと金の共晶現象を防止するバッファ層を形成したことを特徴とする近接場光発生器。
【００１５】
５．
前記バッファ層の厚みをｔ、前記プラズモンプローブに照射される前記光の波長をλとすると、
前記バッファ層の厚みｔは、
２００ｎｍ≦ｔ≦２λ
であることを特徴とする１乃至４の何れか１項に記載の近接場光発生器。
【００１６】
６．
前記バッファ層は、石英、チッ化シリコン、炭化シリコン、砒素化ガリウム、酸化チタン、ダイアモンドの何れかによって形成されていることを特徴とする１乃至５の何れか１項に記載の近接場光発生器。
【００１７】
７．
１乃至６の何れか１項に記載の近接場光発生器と、
磁気記録素子と、を有することを特徴とする光アシスト式磁気記録ヘッド。
【００１８】
８．
記憶媒体と、
前記記憶媒体を回転させる駆動手段と、
前記記憶媒体に近接場光を照射する７に記載の光アシスト式磁気記録ヘッドと、
前記光アシスト式磁気記録ヘッドを前記記憶媒体に対して相対的に移動させるヘッド移動手段と、
を有することを特徴とする光アシスト式磁気記録装置。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、シリコン媒質の上にバッファ層を設け、バッファ層の上に金から構成されるプラズモンプローブを形成するので、共晶を発生することなく効率よく近接場光を発生し、磁気記録可能な温度に記録媒体を加熱することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明に係る近接場光発生器、光アシスト磁気記録ヘッドと、それを備えた光アシスト式磁気記録装置を、図面を参照しつつ説明する。なお、各実施の形態の相互で同一の部分や相当する部分には同一の符号を付して重複説明を適宜省略する。
【００２１】
図１に光アシスト磁気記録ヘッドを搭載した光アシスト式磁気記録装置の一例としてハードディスク装置の概略構成図を示す。
【００２２】
この光アシスト式磁気記録装置１０は、記録用のディスク（磁気記録媒体）２と、支軸５を支点として矢印Ａ方向（トラッキング方向）に回転可能に設けられたサスペンション４と、サスペンション４に取り付けられたトラッキング用のアクチュエータ６を筐体１内に備えている。また、サスペンション４の先端部に取り付けられた光アシスト式磁気記録ヘッド３と、ディスク２を矢印Ｂ方向に回転させるモータ（不図示）と、を筐体１内に備えており、光アシスト式磁気記録ヘッド３がディスク２上で浮上しながら相対的に移動しうるように構成されている。本例では、ディスク２及び光アシスト式磁気記録ヘッド３を複数積層した構造としている。説明を簡単にするため一つのヘッドについて詳しく説明するが、他のヘッドも同様の構成を有している。ディスク２は本発明の記録媒体、モータは本発明の駆動手段、アクチュエータ６は本発明のヘッド移動手段である。
【００２３】
図２に本発明の第１の実施形態における光アシスト式磁気記録ヘッド３、近接場光発生器３９の断面図を図示する。また、図３に本発明の第２の実施形態における近接場光発生器３９の断面図を図示する。
【００２４】
第１の実施形態の光アシスト式磁気記録ヘッド３は、サスペンション４、近接場光発生器３９、磁気記録部４０、磁気再生部４１などを備えたスライダ１１から構成されている。近接場光発生器３９は、ＳＩＬ（Ｓｏｌｉｄ Ｉｍｍｅｒｓｉｏｎ Ｌｅｎｓ）５０と、バッファ層３１と、プラズモンプローブ３０から構成されている。ＳＩＬ５０はシリコンから形成された本発明の光学素子である。
【００２５】
スライダ１１のディスク２に対向する面にはディスク２が回転すると空気流によりディスク２上に浮上するように図示せぬ構造（Ａｉｒ Ｂｅｒｉｎｇ Ｓｕｒｆａｃｅ）が設けられている。
【００２６】
図示せぬ半導体レーザから照射された近赤外レーザー光（波長１５５０ｎｍ、１３１０ｎｍ等）は、シリコンから形成されたＳＩＬ５０によって図２の矢印のように集光される。ＳＩＬ５０をシリコンで形成すると、シリコンの屈折率はおよそ３．５なので、集光された光のスポット径は空気中で集光した場合と比べておよそ１／３．５に縮小できる。これは、エネルギー密度を約１２倍に高めたことに相当し、高効率集光が実現できる。
【００２７】
ＳＩＬ５０のディスク２に対向する面には、例えば石英を材料としたバッファ層３１が形成され、さらにバッファ層３１の上に金で形成されたプラズモンプローブ３０が形成されている。
【００２８】
バッファ層３１は、シリコンから形成されたＳＩＬ５０と、金から形成されたプラズモンプローブ３０が共晶をおこすのを防止するために設けられている。そのため、バッファ層３１に用いる材料は、融点が高く、使用波長域（１．２μｍから１．６μｍ程度）において透明であることが求められる。例えば、石英（ＳｉＯ2）のほかにチッ化シリコン（ＳｉＮ）、炭化シリコン（ＳｉＣ）、砒素化ガリウム（ＧａＡｓ）、酸化チタン（ＴｉＯ2）、ダイアモンド（Ｃ）などを用いることができる。バッファ層３１の厚みｔは後に詳しく説明するように、２００ｎｍ以上にすることが好ましい。一方、バッファ層３１の厚みを厚くすると、シリコンのＳＩＬ５０で集光された光が、石英のバッファ層３１に進むと急激に広がり、スポット径が拡大してしまう。一般に集光された光は波長程度の長さはビームウェストの径を保ち、そこから広がりが大きくなる。
【００２９】
したがって、高屈折率のシリコン媒質を用いたことによる利点を残したまま、バッファ層を設けるためにはその厚さを波長λの２倍以内に抑える必要がある。例えば、光の波長が１．２μｍだとすると、バッファ層の厚さｔは２．４μｍ以下にすることが望ましい。
【００３０】
すなわち、バッファ層３１の厚みをｔ、プラズモンプローブに照射される光の波長をλとすると、バッファ層３１の厚みｔは式１のようにすることが望ましい。
【００３１】
２００ｎｍ≦ｔ≦２λ・・・・・（式１）
なお、このようなバッファ層３１は、ＴＥＯＳ（テトラエトキシシラン）を原料としてＣＶＤ法などを用いて成膜することができる。
【００３２】
図３に示す第２の実施形態の近接場光発生器３９は、ＳＩＬ５０の全面にバッファ層３１が形成された例である。このようなバッファ層３１は、シリコンから形成されたＳＩＬ５０に、水蒸気酸化法などを用いて形成することができる。第２の実施形態の近接場光発生器３９は、ＳＩＬ５０の全面にバッファ層３１が形成されていること以外は第１の実施形態と同じ構成であり、第１の実施形態の近接場光発生器３９に代えて光アシスト式磁気記録ヘッド３に搭載可能である。
【００３３】
次に、図４を用いてプラズモンプローブ３０について説明する。図４において、（１−ａ）、（１−ｂ）は三角形のプラズモンプローブ３０、（２−ａ）、（２−ｂ）はボウタイ型のプラズモンプローブ３０の例である。いずれも金を材料とする平板状金属薄膜で形成されている。（１−ａ）、（２−ａ）は平面図、（１−ｂ）、（２−ｂ）は正面図であり、いずれも曲率半径２０ｎｍ以下の頂点Ｐを有する。
【００３４】
これらのプラズモンプローブ３０に光が作用すると、その頂点Ｐ近辺に近接場光が発生して、非常に小さいスポットサイズの光を用いた記録又は再生を行うことが可能となる。つまり、ＳＩＬ５０の上に形成されたバッファ層３１の光出射位置又はその近傍にプラズモンプローブ３０を設け、近接場光を発生させると、ＳＩＬ５０で集光された光スポットのサイズを更に小さくすることができ、高密度記録に有利となる。
【００３５】
光アシスト式磁気記録ヘッド３を搭載した光アシスト式磁気記録装置１０において、プラズモンプローブ３０から近接場光がディスク２に照射されると、ディスク２の照射された部分の温度が一時的に上昇してディスク２の保磁力が低下する。その保磁力の低下した状態の照射部分に対して、磁気記録部４０により磁気情報の書き込みが行われる。また、ディスク２に書き込んだ磁気情報は磁気再生部４１で読み出しが行われる。
【００３６】
図２、図３のように、近接場光発生器３９を構成するシリコンのＳＩＬ５０のディスク２に対向する面にバッファ層３１を形成し、バッファ層３１の上に金からプラズモンプローブ３０を形成すると、共晶をおこすことなく効率良く近接場光を発生できる。すなわち、バッファ層３１を設けることによりシリコンのＳＩＬ５０と金から形成されたプラズモンプローブ３０が直接接さないからである。また、このような近接場光発生器３９を搭載した光アシスト式磁気記録ヘッド３を用いた光アシスト式磁気記録装置１０では、共晶をおこすことなく高密度な記録が可能になる。
【００３７】
次に、近接場光発生器３９の第３の実施形態について説明する。
【００３８】
以下、今までに説明した機能要素と同じ機能要素には同番号を付し、説明を省略する。
【００３９】
図５に本発明の第３の実施形態における近接場光発生器３９の断面図を図示する。
【００４０】
図５（ａ）は近接場光発生器３９の断面図であり、図５（ｂ）は図５（ａ）の点線Ａで囲う部分の拡大図である。図５（ａ）の矢印は、図示せぬ半導体レーザから照射された近赤外レーザー光の光束を示している。
【００４１】
シリコンから形成されたＳＩＬ５０には、ドライエッチング法などを用いて凹部５５が設けられている。凹部５５の全面にはＴＥＯＳを原料としてＣＶＤ法などを用いてバッファ層３１が成膜されている。バッファ層３１の内側に金を抵抗加熱蒸着法などを用いて埋め込み、ピン状のプラズモンプローブ３０が形成されている。
【００４２】
このようにすると、プラズモンプローブ３０に、より効率よく集光することができるので、光スポットのサイズを更に小さくすることができ、高密度記録に有利となる。また、シリコンのＳＩＬ５０の凹部５５にバッファ層３１を形成し、バッファ層３１の内側に金を埋め込みプラズモンプローブ３０を形成しているので、共晶をおこすことなく効率良く近接場光を発生できる。
【００４３】
また、本実施形態の近接場光発生器３９は、図２で説明した第１の実施形態の近接場光発生器３９に代えて光アシスト式磁気記録ヘッド３を構成することもできる。
【００４４】
次に、光アシスト式磁気記録ヘッド３の第４の実施形態について説明する。
【００４５】
図６に本発明の第４の実施形態における光アシスト式磁気記録ヘッド３の断面図を図示する。
【００４６】
第４の実施形態の光アシスト式磁気記録ヘッド３では、スライダ１１がシリコンで形成され、スライダ１１のディスク２に対向する面側にバッファ層３１と、さらにその上にプラズモンプローブ３０が形成されている。図示せぬ半導体レーザから照射された近赤外レーザー光は、ＳＩＬ５０によって図６の矢印のように、スライダ１１上にバッファ層３１を介して形成されたプラズモンプローブ３０の図示せぬ頂点Ｐ近辺に集光する。本実実施形態の近接場光発生器３９は、ＳＩＬ５０、スライダ１１、バッファ層３１、プラズモンプローブ３０から構成される。スライダ１１は本発明の支持部材、ＳＩＬ５０は本発明の光学素子である。
【００４７】
本実施形態ではスライダ１１が高屈折率のシリコンで形成されているので、高効率集光が実現できる。
【００４８】
スライダ１１のディスク２に対向する面には例えば石英を材料としたバッファ層３１が形成され、金で形成されたプラズモンプローブ３０と磁気記録部４０、磁気再生部４１がバッファ層３１に埋め込まれている。また、スライダ１１のディスク２に対向する面にはディスク２が回転すると空気流によりディスク２上に浮上するように図示せぬ構造（Ａｉｒ Ｂｅｒｉｎｇ Ｓｕｒｆａｃｅ）が設けられている。
【００４９】
このように、シリコンからなるスライダ１１のディスク２に対向する面にバッファ層３１を形成し、バッファ層３１の上に金で形成されたプラズモンプローブ３０を形成すると、共晶をおこすことなく高出力の近接場光を発生できる。また、このような近接場光発生器３９を搭載した光アシスト式磁気記録ヘッド３を用いた光アシスト式磁気記録装置１０では、共晶をおこすことなく高密度な記録が可能になる。
【００５０】
図７に本発明の第５の実施形態における光アシスト式磁気記録ヘッド３、近接場光発生器３９の断面図を図示する。
【００５１】
第５の実施形態の光アシスト式磁気記録ヘッド３は、サスペンション４、光ファイバー１４及び球レンズ１５、半球レンズ１６、シリコンマイクロプリズム１７が取り付けられたシリコンベンチ１３と、導波路３２などを備えたスライダ１１とで構成されている。
【００５２】
シリコンベンチ１３には、光ファイバー１４及び球レンズ１５、半球レンズ１６、シリコンマイクロプリズム１７、サスペンション４が取り付けられている。スライダ１１にはシリコンベンチ１３が接着されている。また、スライダ１１のディスク２に対向する面にはディスク２が回転すると空気流によりディスク２上に浮上するように図示せぬ構造（Ａｉｒ Ｂｅｒｉｎｇ Ｓｕｒｆａｃｅ）が設けられている。
【００５３】
図示せぬ半導体レーザから照射された近赤外レーザー光（波長１５５０ｎｍ、１３１０ｎｍ等）の光束は、光ファイバー１４の光出射側端面が斜めにカットされているため、光ファイバー１４から右上方に出射する。その後、球レンズ１５に入射する。球レンズ１５は例えば直径０．１５ｍｍ程度のガラス球（ＢＫ７）から成り、光束は球レンズ１５で略コリメートされる。球レンズ１５を通過した光束は、半球レンズ１６に入射する。半球レンズ１６は例えば直径０．０９ｍｍ程度のガラス半球（ＢＫ７）から成り、シリコンベンチ１３と一体化されたシリコンマイクロプリズム１７に接着されている。球レンズ１５から出射した略コリメート光束は、半球レンズ１６で集光された後、シリコンマイクロプリズム１７での全反射により偏向される。シリコンマイクロプリズム１７は頂角が約７０°であり、異方性エッチングにより形成されている。シリコンマイクロプリズム１７で偏向された光束は、直下のシリコンを媒質とする導波路３２に対して集光され、導波路３２との結合が完了する。導波路３２に入射された光束は、導波路３２で導光されディスク２の側に射出される。導波路３２は本発明の光学素子である。
【００５４】
導波路３２から光束が出射するディスク２側の面には石英を材料としたバッファ層３１が設けられ、バッファ層３１の上には金から形成されたプラズモンプローブ３０が設けられている。本実施形態の近接場光発生器３９は、導波路３２、バッファ層３１、プラズモンプローブ３０から構成される。
【００５５】
プラズモンプローブ３０から近接場光がディスク２に照射されると、ディスク２の近接場光が照射された部分の温度が一時的に上昇してディスク２の保磁力が低下する。その保磁力の低下した状態の照射部分に対して、磁気記録部４０により磁気情報の書き込みが行われる。また、ディスク２に書き込んだ磁気情報は磁気再生部４１で読み出しが行われる。
【００５６】
このようにシリコンの導波路３２を用いると、プラズモンプローブ３０に効率よく導光することができる。また、シリコンの導波路３２のディスク２に対向する面にバッファ層３１を形成し、バッファ層３１の上に金からプラズモンプローブ３０を形成するので、共晶をおこすことなく近接場光を発生し、高密度な記録が可能になる。
【００５７】
次に、光アシスト式磁気記録ヘッド３、近接場光発生器３９の第６の実施形態について説明する。
【００５８】
図８に本発明の第６の実施形態における光アシスト式磁気記録ヘッド３の断面図を図示する。
【００５９】
第５の実施形態との違いは、導波路３２が石英から形成されるクラッド３４とシリコンから形成されるコア３３から構成される点である。コア３３は光が入射する側が細い円錐状になっており、石英のクラッド３４に埋め込まれている。コア３３は本発明の光学素子である。本実施形態の近接場光発生器３９は、コア３３、バッファ層３１、プラズモンプローブ３０から構成される。
【００６０】
このように構成すると、入射光のスポット径は、入射側から出射側に向けて徐々に縮小し、出射側では入射側の１／１０程度に縮小できる。このような導波路３２を用いた場合も、シリコンから形成されるコア３３の上にバッファ層３０を形成し、バッファ層３０の上にプラズモンプローブ３０を形成することにより、共晶をおこすことなく近接場光を発生し、高密度な記録が可能になる。
【００６１】
そのほかの構成は第５の実施形態と同様であり説明を省略する。
【実施例】
【００６２】
以下、本発明の効果を確認するために行った実施例について説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００６３】
［実施例１］
実施例１では、図２に示す第１の実施形態の近接場光発生器３９に用いるＳＩＬ５０を、バッファ層３１の厚さを変えて作製し、共晶を防止する効果を確認した。また、作製した近接場光発生器３９を用いて、第１の実施形態の光アシスト式磁気記録ヘッド３を作製し、磁気記録に十分な光量の近接場光が発生できることを確認した。
【００６４】
試作した近接場光発生器３９を作製する工程について説明する。
【００６５】
最初に、近接場光発生器３９に用いる半球状のＳＩＬ５０を、シリコン結晶から６つ作製した。ＳＩＬ５０の曲率半径は１．４ｍｍである。次に、作製したＳＩＬ５０の平面部に、それぞれ厚さ５０ｎｍ、１００ｎｍ、２００ｎｍ、４００ｎｍ、１０００ｎｍ、５０００ｎｍのバッファ層３１を成膜した。バッファ層３１は、ＳＩＬ５０の平面部にＴＥＯＳを原料に用いてＣＶＤ法で石英の薄膜を成膜した。
【００６６】
６つのＳＩＬ５０のバッファ層３１の上に、図４（１−ａ）に示す厚さ４０ｎｍの金のプラズモンプローブを作成した。パターンニングには電子線描画装置を用い、レジストをパターンニングした後に抵抗加熱蒸着法で金を成膜し、リフトオフ法により三角形状を作成した
〔実験結果〕
共晶を防止する効果を確認するため、実施例１で作製した６つの近接場光発生器３９をオーブンに入れて雰囲気温度４５０℃まで加熱し、共晶による合金の発生状況を顕微鏡観察により確認した。
【００６７】
その結果、バッファ層３１を２００ｎｍ以上の厚みで作成した近接場光発生器３９のプラズモンプローブ３０には共晶による合金が発生しないことが確認できた。一方、バッファ層３１を５０ｎｍ、１００ｎｍの厚みで作成した近接場光発生器３９のプラズモンプローブ３０には共晶による合金が発生した。
【００６８】
作製した近接場光発生器３９を用いて、光アシスト式磁気記録ヘッド３を６つ作製し、光アシスト式磁気記録装置１０に組み込んで磁気記録の可否を確認した。
【００６９】
その結果、バッファ層３１を２００ｎｍ以上の厚みで作成した近接場光発生器３９を用いた光アシスト式磁気記録ヘッド３は良好に磁気記録ができることが確認できた。
【００７０】
一方、バッファ層３１を５０ｎｍ、１００ｎｍの厚みで作成した近接場光発生器３９を用いた光アシスト式磁気記録ヘッド３では磁気記録ができなかった。
【００７１】
［実施例２］
実施例２では、図３に示すＳＩＬ５０を、水蒸気酸化法を用いてバッファ層３１の厚さを変えて作製し、共晶を防止する効果を確認した。また、作製した近接場光発生器３９を用いて光アシスト式磁気記録ヘッド３を作製し、磁気記録に十分な光量の近接場光が発生できることを確認した。
【００７２】
試作した近接場光発生器３９を作製する工程について説明する。
【００７３】
最初に、近接場光発生器３９に用いる半球状のＳＩＬ５０を、シリコン結晶から６つ作製した。ＳＩＬ５０の曲率半径は１．４ｍｍである。次に、作製したＳＩＬ５０の平面部に、それぞれ厚さ５０ｎｍ、１００ｎｍ、２００ｎｍ、４００ｎｍ、１０００ｎｍ、５０００ｎｍのバッファ層３１を成膜した。バッファ層３１は、シリコンで形成されたＳＩＬ５０を水蒸気雰囲気中に置き、ＳＩＬ５０の全面に酸化膜（ＳｉＯ2）を成膜した。
【００７４】
６つのＳＩＬ５０のバッファ層３１の上に、それぞれ金を抵抗加熱蒸着法によって成膜することにより、図４（１−ａ）に示す高さ０．４μｍ、頂角４０°の二等辺三角形のプラズモンプローブ３０を作製した。試作したプラズモンプローブ３０の膜厚は４０ｎｍである。
【００７５】
〔実験結果〕
共晶を防止する効果を確認するため、実施例２で作製した６つの近接場光発生器３９をオーブンに入れて雰囲気温度４５０℃まで加熱し、共晶による合金の発生状況を顕微鏡観察により確認した。
【００７６】
その結果、バッファ層３１を２００ｎｍ以上の厚みで作成した近接場光発生器３９のプラズモンプローブ３０には共晶による合金が発生しないことが確認できた。一方、バッファ層３１を５０ｎｍ、１００ｎｍの厚みで作成した近接場光発生器３９のプラズモンプローブ３０には共晶による合金が発生した。
【００７７】
作製した近接場光発生器３９を用いて、光アシスト式磁気記録ヘッド３を６つ作製し、光アシスト式磁気記録装置１０に組み込んで磁気記録の可否を確認した。
【００７８】
その結果、バッファ層３１を２００ｎｍ以上の厚みで作成した近接場光発生器３９を用いた光アシスト式磁気記録ヘッド３は良好に磁気記録ができることが確認できた。本実施例では、ＳＩＬ５０の全面に酸化膜を形成したが、ＳＩＬ５０の集光性能にはほとんど影響が無く、良好に磁気記録ができた。
【００７９】
一方、バッファ層３１を５０ｎｍ、１００ｎｍの厚みで作成した近接場光発生器３９を用いた光アシスト式磁気記録ヘッド３では磁気記録ができなかった。
【００８０】
［実施例３］
実施例３では、図５に示す第３の実施形態の近接場光発生器３９を作成した。第３の実施形態の近接場光発生器３９に用いるＳＩＬ５０の作成方法を説明する。
【００８１】
最初に、シリコンから形成した曲率半径１．４ｍｍの半球の平面に、ドライエッチング法を用いて直径２μｍ、深さ４００ｎｍの凹部５５を作成した。次に、バッファ層３１は、ＳＩＬ５０の凹部５５の全面にＴＥＯＳを原料に用いてＣＶＤ法で石英の薄膜を成膜した。石英のバッファ層３１で覆われた凹部５５に、抵抗加熱蒸着法を用いて金を蒸着し、バッファ層３１の内側に金を埋め込み図５に示すピン形状のプラズモンプローブ３０を作製した。
【００８２】
実験では、実施例１、実施例２と同様にバッファ層３１の厚みを変えたＳＩＬ５０を作成し、共晶を防止する効果を確認した。また、作製した近接場光発生器３９を用いて、光アシスト式磁気記録ヘッド３を作製し、磁気記録に十分な光量の近接場光が発生できることを確認した。
【００８３】
〔実験結果〕
共晶を防止する効果を確認するため、実施例３で作製した６つの近接場光発生器３９をオーブンに入れて雰囲気温度４５０℃まで加熱し、共晶による合金の発生状況を顕微鏡観察により確認した。
【００８４】
その結果、バッファ層３１を２００ｎｍ以上の厚みで作成した近接場光発生器３９のプラズモンプローブ３０には共晶による合金が発生しないことが確認できた。一方、バッファ層３１を５０ｎｍ、１００ｎｍの厚みで作成した近接場光発生器３９のプラズモンプローブ３０には共晶による合金が発生した。
【００８５】
作製した近接場光発生器３９を用いて、光アシスト式磁気記録ヘッド３を６つ作製し、光アシスト式磁気記録装置１０に組み込んで磁気記録の可否を確認した。
【００８６】
その結果、バッファ層３１を２００ｎｍ以上の厚みで作成した近接場光発生器３９を用いた光アシスト式磁気記録ヘッド３は良好に磁気記録ができることが確認できた。
【００８７】
一方、バッファ層３１を５０ｎｍ、１００ｎｍの厚みで作成した近接場光発生器３９を用いた光アシスト式磁気記録ヘッド３では磁気記録ができなかった。
【００８８】
［実施例４］
実施例４では、図６に示す第４の実施形態の近接場光発生器３９を作成した。第４の実施形態で用いるスライダ１１の作成方法を説明する。
【００８９】
最初に、シリコンから形成したスライダ１１の片面に、ＴＥＯＳを原料に用いてＣＶＤ法で石英の薄膜を成膜し、バッファ層３１とした。次に、バッファ層３１に、ドライエッチング法を用いての凹部を作成し、凹部に抵抗加熱蒸着法を用いて金を蒸着しプラズモンプローブ３０とした。ＳＩＬ５０はシリコンから作製し、スライダ１１に接着した。
【００９０】
今までの実施例と同様にバッファ層３１の厚みを変えた近接場光発生器３９を６つ試作し、共晶を防止する効果を確認した。また、作製した近接場光発生器３９を用いて、光アシスト式磁気記録ヘッド３を作製し、磁気記録に十分な光量の近接場光が発生できることを確認した。
【００９１】
〔実験結果〕
共晶を防止する効果を確認するため、実施例４で作製した６つの近接場光発生器３９をオーブンに入れて雰囲気温度４５０℃まで加熱し、共晶による合金の発生状況を顕微鏡観察により確認した。
【００９２】
その結果、バッファ層３１を２００ｎｍ以上の厚みで作成した近接場光発生器３９のプラズモンプローブ３０には共晶による合金が発生しないことが確認できた。一方、バッファ層３１を５０ｎｍ、１００ｎｍの厚みで作成した近接場光発生器３９のプラズモンプローブ３０には共晶による合金が発生した。
【００９３】
作製した近接場光発生器３９を用いて、光アシスト式磁気記録ヘッド３を６つ作製し、光アシスト式磁気記録装置１０に組み込んで磁気記録の可否を確認した。
【００９４】
その結果、バッファ層３１を２００ｎｍ以上の厚みで作成した近接場光発生器３９を用いた光アシスト式磁気記録ヘッド３は良好に磁気記録ができることが確認できた。
【００９５】
一方、バッファ層３１を５０ｎｍ、１００ｎｍの厚みで作成した近接場光発生器３９を用いた光アシスト式磁気記録ヘッド３では磁気記録ができなかった。
【００９６】
［実施例５］
実施例５では、図７に示す第５の実施形態の近接場光発生器３９を作成した。第５の実施形態で用いる近接場光発生器３９の作製方法を説明する。
【００９７】
実施例５の導波路３２を有するスライダ１１の作製方法を説明する。スライダ１１の基板１９（材料：シリコン等）に磁気再生部４１を作製した後、平坦化する。次に、ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）を用いてＳｉＯ2層２０を３μｍ成膜し、続いてＳｉ層を３００ｎｍ成膜する。その上にレジストを塗布し、電子ビームリソグラフィー（あるいはステッパーを用いたリソグラフィー）により所望の形状となるようにレジストパターンを形成する。次に、ＲＩＥ（Ｒｅａｃｔｉｖｅ Ｉｏｎ Ｅｔｃｈｉｎｇ）を用いてＳｉ層を加工し、導波路３２を形成する。
【００９８】
ＣＶＤを用いてＳｉＯ2層２４を５μｍ成膜した後に平坦化し、磁気記録部１２Ｂを作製する。図７に示すように、ダイシング、ミリング等の加工方法により、スライダ形状に切断加工する。
【００９９】
このようにして形成したスライダ１１の導波路３２の片面に、ＴＥＯＳを原料に用いてＣＶＤ法で石英の薄膜を成膜し、バッファ層３１とした。次に、バッファ層３１の上に、抵抗加熱蒸着法を用いて金を蒸着して実施例１と同形状のプラズモンプローブ３０を形成し、近接場光発生器３９を作製した。今までの実施例と同様にバッファ層３１の厚みを変えた近接場光発生器３９を６つ試作し、共晶を防止する効果を確認した。
【０１００】
また、作製したスライダ１１を用いて光アシスト式磁気記録ヘッド３を作製し、磁気記録に十分な光量の近接場光が発生できることを確認した。
【０１０１】
〔実験結果〕
共晶を防止する効果を確認するため、実施例５で作製した６つの近接場光発生器３９をオーブンに入れて雰囲気温度４５０℃まで加熱し、共晶による合金の発生状況を顕微鏡観察により確認した。
【０１０２】
その結果、バッファ層３１を２００ｎｍ以上の厚みで作成した近接場光発生器３９のプラズモンプローブ３０には共晶による合金が発生しないことが確認できた。一方、バッファ層３１を５０ｎｍ、１００ｎｍの厚みで作成した近接場光発生器３９のプラズモンプローブ３０には共晶による合金が発生した。
【０１０３】
作製した近接場光発生器３９を用いて、光アシスト式磁気記録ヘッド３を６つ作製し、光アシスト式磁気記録装置１０に組み込んで磁気記録の可否を確認した。
【０１０４】
その結果、バッファ層３１を２００ｎｍ以上の厚みで作成した近接場光発生器３９を用いた光アシスト式磁気記録ヘッド３は良好に磁気記録ができることが確認できた。
【０１０５】
一方、バッファ層３１を５０ｎｍ、１００ｎｍの厚みで作成した近接場光発生器３９を用いた光アシスト式磁気記録ヘッド３では磁気記録ができなかった。
【０１０６】
［実施例６］
実施例６では、図８に示す第６の実施形態の近接場光発生器３９を作成した。第６の実施形態で用いる近接場光発生器３９の作製方法を説明する。
【０１０７】
実施例６の導波路３２を有するスライダ１１の作製方法を説明する。スライダ１１の基板１９（材料：シリコン等）に磁気再生部４１を作製した後、平坦化する。次に、ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）を用いてＳｉＯ2層２０を３μｍ成膜し、続いてＳｉ層を３００ｎｍ成膜する。その上にレジストを塗布し、電子ビームリソグラフィー（あるいはステッパーを用いたリソグラフィー）によりコア形状をパターニングして、レジストパターンを形成する。このとき、コア形状が所望のテーパ形状となるようにレジストパターンを形成する。次に、ＲＩＥ（Ｒｅａｃｔｉｖｅ Ｉｏｎ Ｅｔｃｈｉｎｇ）を用いてＳｉ層を加工し、コア３３を形成する。次に、ＣＶＤを用いてＳｉＯＮ層を３μｍ積層する。フォトリソ工程でＳｉＯＮ層を３μｍ幅に加工し、クラッド３４を形成する。次に、ＣＶＤを用いてＳｉＯ2層を５μｍ成膜した後に平坦化し、磁気記録部４０を作製する。次に、ダイシング、ミリング等の加工方法により、スライダ形状に切断加工する。
【０１０８】
このようにして形成したスライダ１１の導波路３２の片面に、ＴＥＯＳを原料に用いてＣＶＤ法で石英の薄膜を成膜し、バッファ層３１とした。次に、バッファ層３１の上に、抵抗加熱蒸着法を用いて金を蒸着して実施例１と同形状のプラズモンプローブ３０を形成し、近接場光発生器３９を作製した。今までの実施例と同様にバッファ層３１の厚みを変えた近接場光発生器３９を６つ試作し、共晶を防止する効果を確認した。
【０１０９】
また、作製したスライダ１１を用いて、光アシスト式磁気記録ヘッド３を作製し、磁気記録に十分な光量の近接場光が発生できることを確認した。
【０１１０】
〔実験結果〕
共晶を防止する効果を確認するため、実施例６で作製した６つの近接場光発生器３９をオーブンに入れて雰囲気温度４５０℃まで加熱し、共晶による合金の発生状況を顕微鏡観察により確認した。
【０１１１】
その結果、バッファ層３１を２００ｎｍ以上の厚みで作成した近接場光発生器３９のプラズモンプローブ３０には共晶による合金が発生しないことが確認できた。一方、バッファ層３１を５０ｎｍ、１００ｎｍの厚みで作成した近接場光発生器３９のプラズモンプローブ３０には共晶による合金が発生した。
【０１１２】
作製した近接場光発生器３９を用いて、光アシスト式磁気記録ヘッド３を６つ作製し、光アシスト式磁気記録装置１０に組み込んで磁気記録の可否を確認した。
【０１１３】
その結果、バッファ層３１を２００ｎｍ以上の厚みで作成した近接場光発生器３９を用いた光アシスト式磁気記録ヘッド３は良好に磁気記録ができることが確認できた。
【０１１４】
一方、バッファ層３１を５０ｎｍ、１００ｎｍの厚みで作成した近接場光発生器３９を用いた光アシスト式磁気記録ヘッド３では磁気記録ができなかった。
【０１１５】
以上このように、本発明によれば、共晶を発生することなく効率良く近接場光を発生することが可能な近接場光発生器、光アシスト式磁気記録ヘッド、光アシスト式磁気記録装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０１１６】
【図１】光アシスト式光アシスト式磁気記録装置１０の概略構成例を示す斜視図である。
【図２】本発明の第１の実施形態における光アシスト式磁気記録ヘッド３、近接場光発生器３９の断面図である。
【図３】本発明の第２の実施形態における近接場光発生器３９の断面図である。
【図４】本発明に係わるプラズモンプローブ３０の説明図である。
【図５】本発明の第３の実施形態における近接場光発生器３９の断面図である。
【図６】本発明の第４の実施形態における光アシスト式磁気記録ヘッド３、近接場光発生器３９の断面図である。
【図７】本発明の第５の実施形態における光アシスト式磁気記録ヘッド３、近接場光発生器３９の断面図である。
【図８】本発明の第６の実施形態における光アシスト式磁気記録ヘッド３、近接場光発生器３９の断面図である。
【図９】金とシリコンの相図である。
【符号の説明】
【０１１７】
１ 筐体
２ ディスク
３ 光アシスト式磁気記録ヘッド
４ サスペンション
１０ 光アシスト式磁気記録装置
１１ スライダ
１２ 導波路
１３ シリコンベンチ
１７ マイクロプリズム
３０ プラズモンプローブ
３１ バッファ層
３２ 導波路
３９ 近接場光発生器
４０ 磁気記録部
４１ 磁気再生部
５０ ＳＩＬ
５６ 光ファイバー
【技術分野】
【０００１】
本発明は、近接場光発生器、光アシスト式磁気記録ヘッド、光アシスト式磁気記録装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
磁気記録方式では、記録密度が高くなると磁気ビットが外部温度等の影響を顕著に受けるようになる。このため高い保磁力を有する記録媒体が必要になるが、そのような記録媒体を使用すると記録時に必要な磁界も大きくなる。記録ヘッドによって発生する磁界は飽和磁束密度によって上限が決まるが、この値は材料限界に近づいており飛躍的な増大は望めない。そこで、記録時に局所的に加熱して磁気軟化を生じさせ、保磁力が小さくなった状態で記録し、その後に加熱を止めて自然冷却することにより、記録した磁気ビットの安定性を保証する方式が提案されている。この方式は熱アシスト磁気記録方式と呼ばれている。
【０００３】
熱アシスト磁気記録方式では、記録媒体の加熱を瞬間的に行うことが望ましい。また、加熱する機構と記録媒体とが接触することは許されない。このため、加熱は光の吸収を利用して行われるのが一般的であり、加熱に光を用いる方式は光アシスト式と呼ばれている。光アシスト式で超高密度記録を行う場合、必要なスポット径は２０ｎｍ程度になるが、通常の光学系では回折限界があるため、光をそこまで集光することはできない。そこで、非伝搬光である近接場光を用いて加熱する方式がいくつか提案されている（特許文献１等参照。）。この方式では適当な波長のレーザ光を光学系によって集光し、数十ｎｍの大きさの金属（プラズモンプローブと呼ばれる。）に照射して近接場光を発生させ、その近接場光を加熱手段として用いている。
【０００４】
また、近接場光を発生させるプラズモンプローブやプラズモンプローブを形成する基板の材料について各種提案されている（例えば、特許文献２参照）。また、プラズモンプローブを金で形成し、プラズモンプローブに光を照射する光学素子の媒質に高屈折率のシリコンを用いる方法が開示されている（例えば、特許文献３参照）。
【０００５】
プラズモンプローブに光を照射する光学素子の媒質に高屈折率のシリコンを用いると、効率よくスポット径を小さくすることができる。また、プラズモンプローブを金で形成すると高効率で近接場光を発生させることができる。このような特性を利用し、例えば、特許文献３に開示されているようにシリコンの上にプラズモンプローブを金で形成すると、小さいスポットサイズの近接場光を効率よく発生できる。
【特許文献１】特開２００５−１１６１５５号公報
【特許文献２】特開２００３−１１４１８４号公報
【特許文献３】特開２００４−２８９００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、シリコンの上にプラズモンプローブを金で形成すると、共晶と呼ばれる現象のため金の融点が低下する。そのため、光アシスト式磁気記録ヘッドのようにプラズモンプローブから近接場光を発生させ、その近接場光を加熱手段として用いると、発生した熱のため金が溶けて表面に合金を形成してしまう、という問題がある。
【０００７】
図９を用いて、共晶について説明する。図９は金とシリコンの相図である。横軸はシリコンと金の割合であり、縦軸は融点である。図９のように金とシリコンの割合によって、融点が変化する。金とシリコンが接している部分を最低の融点以上の温度で加熱すると、最低の融点のときの金とシリコンの割合で混ざりながら溶けて合金になる。この現象は共晶と呼ばれている。図９のグラフから融点が最低になるのは約３７０℃であり、シリコンに対し約３０％の割合で金が溶けることがわかる。
【０００８】
一方、光アシスト磁気記録方式において、プラズモンプローブから発生させる近接場光により磁気記録媒体を加熱する目標温度は約４００℃以上である。記録媒体をその温度に上げるのに必要な光エネルギーをプラズモンプローブに照射した場合、プラズモンプローブの温度は４００℃以上に上昇し、最低の融点である約３７０℃を超える温度となる。そのため、金で形成されたプローブの表面がシリコンとの合金になり、近接場光を発生しなくなってしまう。
【０００９】
すなわち、シリコンの上にプラズモンプローブを金で形成すると、熱アシスト式磁気記録に使用するような高いエネルギーの光を入射した場合、共晶現象により金とシリコンが合金を作ってしまうので、磁気記録媒体を必要な温度まで加熱できなかった。
【００１０】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、共晶を発生することなく効率良く近接場光を発生することが可能な近接場光発生器、光アシスト式磁気記録ヘッド、光アシスト式磁気記録装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
１．
光学素子からプラズモンプローブに照射した光から近接場光を発生する近接場光発生器において、
前記光学素子の材質はシリコン、
前記プラズモンプローブの材質は金であり、
前記光学素子と前記プラズモンプローブとの間に、シリコンと金の共晶現象を防止するバッファ層を形成したことを特徴とする近接場光発生器。
【００１２】
２．
前記光学素子は、導波路であることを特徴とする１に記載の近接場光発生器。
【００１３】
３．
前記光学素子は凹部を有し、前記プラズモンプローブは、該凹部にシリコンと金の共晶現象を防止するバッファ層を介して形成されていることを特徴とする１に記載の近接場光発生器。
【００１４】
４．
光源から照射された光を集光する光学素子と、
前記光学素子が配置された光透過性を有する支持部材と、
前記光学素子によって集光される位置に設けられ、前記支持部材を透過した前記光から近接場光を発生するプラズモンプローブと、
を有する近接場光発生器において、
前記支持部材の材質はシリコン、
前記プラズモンプローブの材質は金であり、
前記支持部材と前記プラズモンプローブとの間に、シリコンと金の共晶現象を防止するバッファ層を形成したことを特徴とする近接場光発生器。
【００１５】
５．
前記バッファ層の厚みをｔ、前記プラズモンプローブに照射される前記光の波長をλとすると、
前記バッファ層の厚みｔは、
２００ｎｍ≦ｔ≦２λ
であることを特徴とする１乃至４の何れか１項に記載の近接場光発生器。
【００１６】
６．
前記バッファ層は、石英、チッ化シリコン、炭化シリコン、砒素化ガリウム、酸化チタン、ダイアモンドの何れかによって形成されていることを特徴とする１乃至５の何れか１項に記載の近接場光発生器。
【００１７】
７．
１乃至６の何れか１項に記載の近接場光発生器と、
磁気記録素子と、を有することを特徴とする光アシスト式磁気記録ヘッド。
【００１８】
８．
記憶媒体と、
前記記憶媒体を回転させる駆動手段と、
前記記憶媒体に近接場光を照射する７に記載の光アシスト式磁気記録ヘッドと、
前記光アシスト式磁気記録ヘッドを前記記憶媒体に対して相対的に移動させるヘッド移動手段と、
を有することを特徴とする光アシスト式磁気記録装置。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、シリコン媒質の上にバッファ層を設け、バッファ層の上に金から構成されるプラズモンプローブを形成するので、共晶を発生することなく効率よく近接場光を発生し、磁気記録可能な温度に記録媒体を加熱することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明に係る近接場光発生器、光アシスト磁気記録ヘッドと、それを備えた光アシスト式磁気記録装置を、図面を参照しつつ説明する。なお、各実施の形態の相互で同一の部分や相当する部分には同一の符号を付して重複説明を適宜省略する。
【００２１】
図１に光アシスト磁気記録ヘッドを搭載した光アシスト式磁気記録装置の一例としてハードディスク装置の概略構成図を示す。
【００２２】
この光アシスト式磁気記録装置１０は、記録用のディスク（磁気記録媒体）２と、支軸５を支点として矢印Ａ方向（トラッキング方向）に回転可能に設けられたサスペンション４と、サスペンション４に取り付けられたトラッキング用のアクチュエータ６を筐体１内に備えている。また、サスペンション４の先端部に取り付けられた光アシスト式磁気記録ヘッド３と、ディスク２を矢印Ｂ方向に回転させるモータ（不図示）と、を筐体１内に備えており、光アシスト式磁気記録ヘッド３がディスク２上で浮上しながら相対的に移動しうるように構成されている。本例では、ディスク２及び光アシスト式磁気記録ヘッド３を複数積層した構造としている。説明を簡単にするため一つのヘッドについて詳しく説明するが、他のヘッドも同様の構成を有している。ディスク２は本発明の記録媒体、モータは本発明の駆動手段、アクチュエータ６は本発明のヘッド移動手段である。
【００２３】
図２に本発明の第１の実施形態における光アシスト式磁気記録ヘッド３、近接場光発生器３９の断面図を図示する。また、図３に本発明の第２の実施形態における近接場光発生器３９の断面図を図示する。
【００２４】
第１の実施形態の光アシスト式磁気記録ヘッド３は、サスペンション４、近接場光発生器３９、磁気記録部４０、磁気再生部４１などを備えたスライダ１１から構成されている。近接場光発生器３９は、ＳＩＬ（Ｓｏｌｉｄ Ｉｍｍｅｒｓｉｏｎ Ｌｅｎｓ）５０と、バッファ層３１と、プラズモンプローブ３０から構成されている。ＳＩＬ５０はシリコンから形成された本発明の光学素子である。
【００２５】
スライダ１１のディスク２に対向する面にはディスク２が回転すると空気流によりディスク２上に浮上するように図示せぬ構造（Ａｉｒ Ｂｅｒｉｎｇ Ｓｕｒｆａｃｅ）が設けられている。
【００２６】
図示せぬ半導体レーザから照射された近赤外レーザー光（波長１５５０ｎｍ、１３１０ｎｍ等）は、シリコンから形成されたＳＩＬ５０によって図２の矢印のように集光される。ＳＩＬ５０をシリコンで形成すると、シリコンの屈折率はおよそ３．５なので、集光された光のスポット径は空気中で集光した場合と比べておよそ１／３．５に縮小できる。これは、エネルギー密度を約１２倍に高めたことに相当し、高効率集光が実現できる。
【００２７】
ＳＩＬ５０のディスク２に対向する面には、例えば石英を材料としたバッファ層３１が形成され、さらにバッファ層３１の上に金で形成されたプラズモンプローブ３０が形成されている。
【００２８】
バッファ層３１は、シリコンから形成されたＳＩＬ５０と、金から形成されたプラズモンプローブ３０が共晶をおこすのを防止するために設けられている。そのため、バッファ層３１に用いる材料は、融点が高く、使用波長域（１．２μｍから１．６μｍ程度）において透明であることが求められる。例えば、石英（ＳｉＯ2）のほかにチッ化シリコン（ＳｉＮ）、炭化シリコン（ＳｉＣ）、砒素化ガリウム（ＧａＡｓ）、酸化チタン（ＴｉＯ2）、ダイアモンド（Ｃ）などを用いることができる。バッファ層３１の厚みｔは後に詳しく説明するように、２００ｎｍ以上にすることが好ましい。一方、バッファ層３１の厚みを厚くすると、シリコンのＳＩＬ５０で集光された光が、石英のバッファ層３１に進むと急激に広がり、スポット径が拡大してしまう。一般に集光された光は波長程度の長さはビームウェストの径を保ち、そこから広がりが大きくなる。
【００２９】
したがって、高屈折率のシリコン媒質を用いたことによる利点を残したまま、バッファ層を設けるためにはその厚さを波長λの２倍以内に抑える必要がある。例えば、光の波長が１．２μｍだとすると、バッファ層の厚さｔは２．４μｍ以下にすることが望ましい。
【００３０】
すなわち、バッファ層３１の厚みをｔ、プラズモンプローブに照射される光の波長をλとすると、バッファ層３１の厚みｔは式１のようにすることが望ましい。
【００３１】
２００ｎｍ≦ｔ≦２λ・・・・・（式１）
なお、このようなバッファ層３１は、ＴＥＯＳ（テトラエトキシシラン）を原料としてＣＶＤ法などを用いて成膜することができる。
【００３２】
図３に示す第２の実施形態の近接場光発生器３９は、ＳＩＬ５０の全面にバッファ層３１が形成された例である。このようなバッファ層３１は、シリコンから形成されたＳＩＬ５０に、水蒸気酸化法などを用いて形成することができる。第２の実施形態の近接場光発生器３９は、ＳＩＬ５０の全面にバッファ層３１が形成されていること以外は第１の実施形態と同じ構成であり、第１の実施形態の近接場光発生器３９に代えて光アシスト式磁気記録ヘッド３に搭載可能である。
【００３３】
次に、図４を用いてプラズモンプローブ３０について説明する。図４において、（１−ａ）、（１−ｂ）は三角形のプラズモンプローブ３０、（２−ａ）、（２−ｂ）はボウタイ型のプラズモンプローブ３０の例である。いずれも金を材料とする平板状金属薄膜で形成されている。（１−ａ）、（２−ａ）は平面図、（１−ｂ）、（２−ｂ）は正面図であり、いずれも曲率半径２０ｎｍ以下の頂点Ｐを有する。
【００３４】
これらのプラズモンプローブ３０に光が作用すると、その頂点Ｐ近辺に近接場光が発生して、非常に小さいスポットサイズの光を用いた記録又は再生を行うことが可能となる。つまり、ＳＩＬ５０の上に形成されたバッファ層３１の光出射位置又はその近傍にプラズモンプローブ３０を設け、近接場光を発生させると、ＳＩＬ５０で集光された光スポットのサイズを更に小さくすることができ、高密度記録に有利となる。
【００３５】
光アシスト式磁気記録ヘッド３を搭載した光アシスト式磁気記録装置１０において、プラズモンプローブ３０から近接場光がディスク２に照射されると、ディスク２の照射された部分の温度が一時的に上昇してディスク２の保磁力が低下する。その保磁力の低下した状態の照射部分に対して、磁気記録部４０により磁気情報の書き込みが行われる。また、ディスク２に書き込んだ磁気情報は磁気再生部４１で読み出しが行われる。
【００３６】
図２、図３のように、近接場光発生器３９を構成するシリコンのＳＩＬ５０のディスク２に対向する面にバッファ層３１を形成し、バッファ層３１の上に金からプラズモンプローブ３０を形成すると、共晶をおこすことなく効率良く近接場光を発生できる。すなわち、バッファ層３１を設けることによりシリコンのＳＩＬ５０と金から形成されたプラズモンプローブ３０が直接接さないからである。また、このような近接場光発生器３９を搭載した光アシスト式磁気記録ヘッド３を用いた光アシスト式磁気記録装置１０では、共晶をおこすことなく高密度な記録が可能になる。
【００３７】
次に、近接場光発生器３９の第３の実施形態について説明する。
【００３８】
以下、今までに説明した機能要素と同じ機能要素には同番号を付し、説明を省略する。
【００３９】
図５に本発明の第３の実施形態における近接場光発生器３９の断面図を図示する。
【００４０】
図５（ａ）は近接場光発生器３９の断面図であり、図５（ｂ）は図５（ａ）の点線Ａで囲う部分の拡大図である。図５（ａ）の矢印は、図示せぬ半導体レーザから照射された近赤外レーザー光の光束を示している。
【００４１】
シリコンから形成されたＳＩＬ５０には、ドライエッチング法などを用いて凹部５５が設けられている。凹部５５の全面にはＴＥＯＳを原料としてＣＶＤ法などを用いてバッファ層３１が成膜されている。バッファ層３１の内側に金を抵抗加熱蒸着法などを用いて埋め込み、ピン状のプラズモンプローブ３０が形成されている。
【００４２】
このようにすると、プラズモンプローブ３０に、より効率よく集光することができるので、光スポットのサイズを更に小さくすることができ、高密度記録に有利となる。また、シリコンのＳＩＬ５０の凹部５５にバッファ層３１を形成し、バッファ層３１の内側に金を埋め込みプラズモンプローブ３０を形成しているので、共晶をおこすことなく効率良く近接場光を発生できる。
【００４３】
また、本実施形態の近接場光発生器３９は、図２で説明した第１の実施形態の近接場光発生器３９に代えて光アシスト式磁気記録ヘッド３を構成することもできる。
【００４４】
次に、光アシスト式磁気記録ヘッド３の第４の実施形態について説明する。
【００４５】
図６に本発明の第４の実施形態における光アシスト式磁気記録ヘッド３の断面図を図示する。
【００４６】
第４の実施形態の光アシスト式磁気記録ヘッド３では、スライダ１１がシリコンで形成され、スライダ１１のディスク２に対向する面側にバッファ層３１と、さらにその上にプラズモンプローブ３０が形成されている。図示せぬ半導体レーザから照射された近赤外レーザー光は、ＳＩＬ５０によって図６の矢印のように、スライダ１１上にバッファ層３１を介して形成されたプラズモンプローブ３０の図示せぬ頂点Ｐ近辺に集光する。本実実施形態の近接場光発生器３９は、ＳＩＬ５０、スライダ１１、バッファ層３１、プラズモンプローブ３０から構成される。スライダ１１は本発明の支持部材、ＳＩＬ５０は本発明の光学素子である。
【００４７】
本実施形態ではスライダ１１が高屈折率のシリコンで形成されているので、高効率集光が実現できる。
【００４８】
スライダ１１のディスク２に対向する面には例えば石英を材料としたバッファ層３１が形成され、金で形成されたプラズモンプローブ３０と磁気記録部４０、磁気再生部４１がバッファ層３１に埋め込まれている。また、スライダ１１のディスク２に対向する面にはディスク２が回転すると空気流によりディスク２上に浮上するように図示せぬ構造（Ａｉｒ Ｂｅｒｉｎｇ Ｓｕｒｆａｃｅ）が設けられている。
【００４９】
このように、シリコンからなるスライダ１１のディスク２に対向する面にバッファ層３１を形成し、バッファ層３１の上に金で形成されたプラズモンプローブ３０を形成すると、共晶をおこすことなく高出力の近接場光を発生できる。また、このような近接場光発生器３９を搭載した光アシスト式磁気記録ヘッド３を用いた光アシスト式磁気記録装置１０では、共晶をおこすことなく高密度な記録が可能になる。
【００５０】
図７に本発明の第５の実施形態における光アシスト式磁気記録ヘッド３、近接場光発生器３９の断面図を図示する。
【００５１】
第５の実施形態の光アシスト式磁気記録ヘッド３は、サスペンション４、光ファイバー１４及び球レンズ１５、半球レンズ１６、シリコンマイクロプリズム１７が取り付けられたシリコンベンチ１３と、導波路３２などを備えたスライダ１１とで構成されている。
【００５２】
シリコンベンチ１３には、光ファイバー１４及び球レンズ１５、半球レンズ１６、シリコンマイクロプリズム１７、サスペンション４が取り付けられている。スライダ１１にはシリコンベンチ１３が接着されている。また、スライダ１１のディスク２に対向する面にはディスク２が回転すると空気流によりディスク２上に浮上するように図示せぬ構造（Ａｉｒ Ｂｅｒｉｎｇ Ｓｕｒｆａｃｅ）が設けられている。
【００５３】
図示せぬ半導体レーザから照射された近赤外レーザー光（波長１５５０ｎｍ、１３１０ｎｍ等）の光束は、光ファイバー１４の光出射側端面が斜めにカットされているため、光ファイバー１４から右上方に出射する。その後、球レンズ１５に入射する。球レンズ１５は例えば直径０．１５ｍｍ程度のガラス球（ＢＫ７）から成り、光束は球レンズ１５で略コリメートされる。球レンズ１５を通過した光束は、半球レンズ１６に入射する。半球レンズ１６は例えば直径０．０９ｍｍ程度のガラス半球（ＢＫ７）から成り、シリコンベンチ１３と一体化されたシリコンマイクロプリズム１７に接着されている。球レンズ１５から出射した略コリメート光束は、半球レンズ１６で集光された後、シリコンマイクロプリズム１７での全反射により偏向される。シリコンマイクロプリズム１７は頂角が約７０°であり、異方性エッチングにより形成されている。シリコンマイクロプリズム１７で偏向された光束は、直下のシリコンを媒質とする導波路３２に対して集光され、導波路３２との結合が完了する。導波路３２に入射された光束は、導波路３２で導光されディスク２の側に射出される。導波路３２は本発明の光学素子である。
【００５４】
導波路３２から光束が出射するディスク２側の面には石英を材料としたバッファ層３１が設けられ、バッファ層３１の上には金から形成されたプラズモンプローブ３０が設けられている。本実施形態の近接場光発生器３９は、導波路３２、バッファ層３１、プラズモンプローブ３０から構成される。
【００５５】
プラズモンプローブ３０から近接場光がディスク２に照射されると、ディスク２の近接場光が照射された部分の温度が一時的に上昇してディスク２の保磁力が低下する。その保磁力の低下した状態の照射部分に対して、磁気記録部４０により磁気情報の書き込みが行われる。また、ディスク２に書き込んだ磁気情報は磁気再生部４１で読み出しが行われる。
【００５６】
このようにシリコンの導波路３２を用いると、プラズモンプローブ３０に効率よく導光することができる。また、シリコンの導波路３２のディスク２に対向する面にバッファ層３１を形成し、バッファ層３１の上に金からプラズモンプローブ３０を形成するので、共晶をおこすことなく近接場光を発生し、高密度な記録が可能になる。
【００５７】
次に、光アシスト式磁気記録ヘッド３、近接場光発生器３９の第６の実施形態について説明する。
【００５８】
図８に本発明の第６の実施形態における光アシスト式磁気記録ヘッド３の断面図を図示する。
【００５９】
第５の実施形態との違いは、導波路３２が石英から形成されるクラッド３４とシリコンから形成されるコア３３から構成される点である。コア３３は光が入射する側が細い円錐状になっており、石英のクラッド３４に埋め込まれている。コア３３は本発明の光学素子である。本実施形態の近接場光発生器３９は、コア３３、バッファ層３１、プラズモンプローブ３０から構成される。
【００６０】
このように構成すると、入射光のスポット径は、入射側から出射側に向けて徐々に縮小し、出射側では入射側の１／１０程度に縮小できる。このような導波路３２を用いた場合も、シリコンから形成されるコア３３の上にバッファ層３０を形成し、バッファ層３０の上にプラズモンプローブ３０を形成することにより、共晶をおこすことなく近接場光を発生し、高密度な記録が可能になる。
【００６１】
そのほかの構成は第５の実施形態と同様であり説明を省略する。
【実施例】
【００６２】
以下、本発明の効果を確認するために行った実施例について説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００６３】
［実施例１］
実施例１では、図２に示す第１の実施形態の近接場光発生器３９に用いるＳＩＬ５０を、バッファ層３１の厚さを変えて作製し、共晶を防止する効果を確認した。また、作製した近接場光発生器３９を用いて、第１の実施形態の光アシスト式磁気記録ヘッド３を作製し、磁気記録に十分な光量の近接場光が発生できることを確認した。
【００６４】
試作した近接場光発生器３９を作製する工程について説明する。
【００６５】
最初に、近接場光発生器３９に用いる半球状のＳＩＬ５０を、シリコン結晶から６つ作製した。ＳＩＬ５０の曲率半径は１．４ｍｍである。次に、作製したＳＩＬ５０の平面部に、それぞれ厚さ５０ｎｍ、１００ｎｍ、２００ｎｍ、４００ｎｍ、１０００ｎｍ、５０００ｎｍのバッファ層３１を成膜した。バッファ層３１は、ＳＩＬ５０の平面部にＴＥＯＳを原料に用いてＣＶＤ法で石英の薄膜を成膜した。
【００６６】
６つのＳＩＬ５０のバッファ層３１の上に、図４（１−ａ）に示す厚さ４０ｎｍの金のプラズモンプローブを作成した。パターンニングには電子線描画装置を用い、レジストをパターンニングした後に抵抗加熱蒸着法で金を成膜し、リフトオフ法により三角形状を作成した
〔実験結果〕
共晶を防止する効果を確認するため、実施例１で作製した６つの近接場光発生器３９をオーブンに入れて雰囲気温度４５０℃まで加熱し、共晶による合金の発生状況を顕微鏡観察により確認した。
【００６７】
その結果、バッファ層３１を２００ｎｍ以上の厚みで作成した近接場光発生器３９のプラズモンプローブ３０には共晶による合金が発生しないことが確認できた。一方、バッファ層３１を５０ｎｍ、１００ｎｍの厚みで作成した近接場光発生器３９のプラズモンプローブ３０には共晶による合金が発生した。
【００６８】
作製した近接場光発生器３９を用いて、光アシスト式磁気記録ヘッド３を６つ作製し、光アシスト式磁気記録装置１０に組み込んで磁気記録の可否を確認した。
【００６９】
その結果、バッファ層３１を２００ｎｍ以上の厚みで作成した近接場光発生器３９を用いた光アシスト式磁気記録ヘッド３は良好に磁気記録ができることが確認できた。
【００７０】
一方、バッファ層３１を５０ｎｍ、１００ｎｍの厚みで作成した近接場光発生器３９を用いた光アシスト式磁気記録ヘッド３では磁気記録ができなかった。
【００７１】
［実施例２］
実施例２では、図３に示すＳＩＬ５０を、水蒸気酸化法を用いてバッファ層３１の厚さを変えて作製し、共晶を防止する効果を確認した。また、作製した近接場光発生器３９を用いて光アシスト式磁気記録ヘッド３を作製し、磁気記録に十分な光量の近接場光が発生できることを確認した。
【００７２】
試作した近接場光発生器３９を作製する工程について説明する。
【００７３】
最初に、近接場光発生器３９に用いる半球状のＳＩＬ５０を、シリコン結晶から６つ作製した。ＳＩＬ５０の曲率半径は１．４ｍｍである。次に、作製したＳＩＬ５０の平面部に、それぞれ厚さ５０ｎｍ、１００ｎｍ、２００ｎｍ、４００ｎｍ、１０００ｎｍ、５０００ｎｍのバッファ層３１を成膜した。バッファ層３１は、シリコンで形成されたＳＩＬ５０を水蒸気雰囲気中に置き、ＳＩＬ５０の全面に酸化膜（ＳｉＯ2）を成膜した。
【００７４】
６つのＳＩＬ５０のバッファ層３１の上に、それぞれ金を抵抗加熱蒸着法によって成膜することにより、図４（１−ａ）に示す高さ０．４μｍ、頂角４０°の二等辺三角形のプラズモンプローブ３０を作製した。試作したプラズモンプローブ３０の膜厚は４０ｎｍである。
【００７５】
〔実験結果〕
共晶を防止する効果を確認するため、実施例２で作製した６つの近接場光発生器３９をオーブンに入れて雰囲気温度４５０℃まで加熱し、共晶による合金の発生状況を顕微鏡観察により確認した。
【００７６】
その結果、バッファ層３１を２００ｎｍ以上の厚みで作成した近接場光発生器３９のプラズモンプローブ３０には共晶による合金が発生しないことが確認できた。一方、バッファ層３１を５０ｎｍ、１００ｎｍの厚みで作成した近接場光発生器３９のプラズモンプローブ３０には共晶による合金が発生した。
【００７７】
作製した近接場光発生器３９を用いて、光アシスト式磁気記録ヘッド３を６つ作製し、光アシスト式磁気記録装置１０に組み込んで磁気記録の可否を確認した。
【００７８】
その結果、バッファ層３１を２００ｎｍ以上の厚みで作成した近接場光発生器３９を用いた光アシスト式磁気記録ヘッド３は良好に磁気記録ができることが確認できた。本実施例では、ＳＩＬ５０の全面に酸化膜を形成したが、ＳＩＬ５０の集光性能にはほとんど影響が無く、良好に磁気記録ができた。
【００７９】
一方、バッファ層３１を５０ｎｍ、１００ｎｍの厚みで作成した近接場光発生器３９を用いた光アシスト式磁気記録ヘッド３では磁気記録ができなかった。
【００８０】
［実施例３］
実施例３では、図５に示す第３の実施形態の近接場光発生器３９を作成した。第３の実施形態の近接場光発生器３９に用いるＳＩＬ５０の作成方法を説明する。
【００８１】
最初に、シリコンから形成した曲率半径１．４ｍｍの半球の平面に、ドライエッチング法を用いて直径２μｍ、深さ４００ｎｍの凹部５５を作成した。次に、バッファ層３１は、ＳＩＬ５０の凹部５５の全面にＴＥＯＳを原料に用いてＣＶＤ法で石英の薄膜を成膜した。石英のバッファ層３１で覆われた凹部５５に、抵抗加熱蒸着法を用いて金を蒸着し、バッファ層３１の内側に金を埋め込み図５に示すピン形状のプラズモンプローブ３０を作製した。
【００８２】
実験では、実施例１、実施例２と同様にバッファ層３１の厚みを変えたＳＩＬ５０を作成し、共晶を防止する効果を確認した。また、作製した近接場光発生器３９を用いて、光アシスト式磁気記録ヘッド３を作製し、磁気記録に十分な光量の近接場光が発生できることを確認した。
【００８３】
〔実験結果〕
共晶を防止する効果を確認するため、実施例３で作製した６つの近接場光発生器３９をオーブンに入れて雰囲気温度４５０℃まで加熱し、共晶による合金の発生状況を顕微鏡観察により確認した。
【００８４】
その結果、バッファ層３１を２００ｎｍ以上の厚みで作成した近接場光発生器３９のプラズモンプローブ３０には共晶による合金が発生しないことが確認できた。一方、バッファ層３１を５０ｎｍ、１００ｎｍの厚みで作成した近接場光発生器３９のプラズモンプローブ３０には共晶による合金が発生した。
【００８５】
作製した近接場光発生器３９を用いて、光アシスト式磁気記録ヘッド３を６つ作製し、光アシスト式磁気記録装置１０に組み込んで磁気記録の可否を確認した。
【００８６】
その結果、バッファ層３１を２００ｎｍ以上の厚みで作成した近接場光発生器３９を用いた光アシスト式磁気記録ヘッド３は良好に磁気記録ができることが確認できた。
【００８７】
一方、バッファ層３１を５０ｎｍ、１００ｎｍの厚みで作成した近接場光発生器３９を用いた光アシスト式磁気記録ヘッド３では磁気記録ができなかった。
【００８８】
［実施例４］
実施例４では、図６に示す第４の実施形態の近接場光発生器３９を作成した。第４の実施形態で用いるスライダ１１の作成方法を説明する。
【００８９】
最初に、シリコンから形成したスライダ１１の片面に、ＴＥＯＳを原料に用いてＣＶＤ法で石英の薄膜を成膜し、バッファ層３１とした。次に、バッファ層３１に、ドライエッチング法を用いての凹部を作成し、凹部に抵抗加熱蒸着法を用いて金を蒸着しプラズモンプローブ３０とした。ＳＩＬ５０はシリコンから作製し、スライダ１１に接着した。
【００９０】
今までの実施例と同様にバッファ層３１の厚みを変えた近接場光発生器３９を６つ試作し、共晶を防止する効果を確認した。また、作製した近接場光発生器３９を用いて、光アシスト式磁気記録ヘッド３を作製し、磁気記録に十分な光量の近接場光が発生できることを確認した。
【００９１】
〔実験結果〕
共晶を防止する効果を確認するため、実施例４で作製した６つの近接場光発生器３９をオーブンに入れて雰囲気温度４５０℃まで加熱し、共晶による合金の発生状況を顕微鏡観察により確認した。
【００９２】
その結果、バッファ層３１を２００ｎｍ以上の厚みで作成した近接場光発生器３９のプラズモンプローブ３０には共晶による合金が発生しないことが確認できた。一方、バッファ層３１を５０ｎｍ、１００ｎｍの厚みで作成した近接場光発生器３９のプラズモンプローブ３０には共晶による合金が発生した。
【００９３】
作製した近接場光発生器３９を用いて、光アシスト式磁気記録ヘッド３を６つ作製し、光アシスト式磁気記録装置１０に組み込んで磁気記録の可否を確認した。
【００９４】
その結果、バッファ層３１を２００ｎｍ以上の厚みで作成した近接場光発生器３９を用いた光アシスト式磁気記録ヘッド３は良好に磁気記録ができることが確認できた。
【００９５】
一方、バッファ層３１を５０ｎｍ、１００ｎｍの厚みで作成した近接場光発生器３９を用いた光アシスト式磁気記録ヘッド３では磁気記録ができなかった。
【００９６】
［実施例５］
実施例５では、図７に示す第５の実施形態の近接場光発生器３９を作成した。第５の実施形態で用いる近接場光発生器３９の作製方法を説明する。
【００９７】
実施例５の導波路３２を有するスライダ１１の作製方法を説明する。スライダ１１の基板１９（材料：シリコン等）に磁気再生部４１を作製した後、平坦化する。次に、ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）を用いてＳｉＯ2層２０を３μｍ成膜し、続いてＳｉ層を３００ｎｍ成膜する。その上にレジストを塗布し、電子ビームリソグラフィー（あるいはステッパーを用いたリソグラフィー）により所望の形状となるようにレジストパターンを形成する。次に、ＲＩＥ（Ｒｅａｃｔｉｖｅ Ｉｏｎ Ｅｔｃｈｉｎｇ）を用いてＳｉ層を加工し、導波路３２を形成する。
【００９８】
ＣＶＤを用いてＳｉＯ2層２４を５μｍ成膜した後に平坦化し、磁気記録部１２Ｂを作製する。図７に示すように、ダイシング、ミリング等の加工方法により、スライダ形状に切断加工する。
【００９９】
このようにして形成したスライダ１１の導波路３２の片面に、ＴＥＯＳを原料に用いてＣＶＤ法で石英の薄膜を成膜し、バッファ層３１とした。次に、バッファ層３１の上に、抵抗加熱蒸着法を用いて金を蒸着して実施例１と同形状のプラズモンプローブ３０を形成し、近接場光発生器３９を作製した。今までの実施例と同様にバッファ層３１の厚みを変えた近接場光発生器３９を６つ試作し、共晶を防止する効果を確認した。
【０１００】
また、作製したスライダ１１を用いて光アシスト式磁気記録ヘッド３を作製し、磁気記録に十分な光量の近接場光が発生できることを確認した。
【０１０１】
〔実験結果〕
共晶を防止する効果を確認するため、実施例５で作製した６つの近接場光発生器３９をオーブンに入れて雰囲気温度４５０℃まで加熱し、共晶による合金の発生状況を顕微鏡観察により確認した。
【０１０２】
その結果、バッファ層３１を２００ｎｍ以上の厚みで作成した近接場光発生器３９のプラズモンプローブ３０には共晶による合金が発生しないことが確認できた。一方、バッファ層３１を５０ｎｍ、１００ｎｍの厚みで作成した近接場光発生器３９のプラズモンプローブ３０には共晶による合金が発生した。
【０１０３】
作製した近接場光発生器３９を用いて、光アシスト式磁気記録ヘッド３を６つ作製し、光アシスト式磁気記録装置１０に組み込んで磁気記録の可否を確認した。
【０１０４】
その結果、バッファ層３１を２００ｎｍ以上の厚みで作成した近接場光発生器３９を用いた光アシスト式磁気記録ヘッド３は良好に磁気記録ができることが確認できた。
【０１０５】
一方、バッファ層３１を５０ｎｍ、１００ｎｍの厚みで作成した近接場光発生器３９を用いた光アシスト式磁気記録ヘッド３では磁気記録ができなかった。
【０１０６】
［実施例６］
実施例６では、図８に示す第６の実施形態の近接場光発生器３９を作成した。第６の実施形態で用いる近接場光発生器３９の作製方法を説明する。
【０１０７】
実施例６の導波路３２を有するスライダ１１の作製方法を説明する。スライダ１１の基板１９（材料：シリコン等）に磁気再生部４１を作製した後、平坦化する。次に、ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）を用いてＳｉＯ2層２０を３μｍ成膜し、続いてＳｉ層を３００ｎｍ成膜する。その上にレジストを塗布し、電子ビームリソグラフィー（あるいはステッパーを用いたリソグラフィー）によりコア形状をパターニングして、レジストパターンを形成する。このとき、コア形状が所望のテーパ形状となるようにレジストパターンを形成する。次に、ＲＩＥ（Ｒｅａｃｔｉｖｅ Ｉｏｎ Ｅｔｃｈｉｎｇ）を用いてＳｉ層を加工し、コア３３を形成する。次に、ＣＶＤを用いてＳｉＯＮ層を３μｍ積層する。フォトリソ工程でＳｉＯＮ層を３μｍ幅に加工し、クラッド３４を形成する。次に、ＣＶＤを用いてＳｉＯ2層を５μｍ成膜した後に平坦化し、磁気記録部４０を作製する。次に、ダイシング、ミリング等の加工方法により、スライダ形状に切断加工する。
【０１０８】
このようにして形成したスライダ１１の導波路３２の片面に、ＴＥＯＳを原料に用いてＣＶＤ法で石英の薄膜を成膜し、バッファ層３１とした。次に、バッファ層３１の上に、抵抗加熱蒸着法を用いて金を蒸着して実施例１と同形状のプラズモンプローブ３０を形成し、近接場光発生器３９を作製した。今までの実施例と同様にバッファ層３１の厚みを変えた近接場光発生器３９を６つ試作し、共晶を防止する効果を確認した。
【０１０９】
また、作製したスライダ１１を用いて、光アシスト式磁気記録ヘッド３を作製し、磁気記録に十分な光量の近接場光が発生できることを確認した。
【０１１０】
〔実験結果〕
共晶を防止する効果を確認するため、実施例６で作製した６つの近接場光発生器３９をオーブンに入れて雰囲気温度４５０℃まで加熱し、共晶による合金の発生状況を顕微鏡観察により確認した。
【０１１１】
その結果、バッファ層３１を２００ｎｍ以上の厚みで作成した近接場光発生器３９のプラズモンプローブ３０には共晶による合金が発生しないことが確認できた。一方、バッファ層３１を５０ｎｍ、１００ｎｍの厚みで作成した近接場光発生器３９のプラズモンプローブ３０には共晶による合金が発生した。
【０１１２】
作製した近接場光発生器３９を用いて、光アシスト式磁気記録ヘッド３を６つ作製し、光アシスト式磁気記録装置１０に組み込んで磁気記録の可否を確認した。
【０１１３】
その結果、バッファ層３１を２００ｎｍ以上の厚みで作成した近接場光発生器３９を用いた光アシスト式磁気記録ヘッド３は良好に磁気記録ができることが確認できた。
【０１１４】
一方、バッファ層３１を５０ｎｍ、１００ｎｍの厚みで作成した近接場光発生器３９を用いた光アシスト式磁気記録ヘッド３では磁気記録ができなかった。
【０１１５】
以上このように、本発明によれば、共晶を発生することなく効率良く近接場光を発生することが可能な近接場光発生器、光アシスト式磁気記録ヘッド、光アシスト式磁気記録装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０１１６】
【図１】光アシスト式光アシスト式磁気記録装置１０の概略構成例を示す斜視図である。
【図２】本発明の第１の実施形態における光アシスト式磁気記録ヘッド３、近接場光発生器３９の断面図である。
【図３】本発明の第２の実施形態における近接場光発生器３９の断面図である。
【図４】本発明に係わるプラズモンプローブ３０の説明図である。
【図５】本発明の第３の実施形態における近接場光発生器３９の断面図である。
【図６】本発明の第４の実施形態における光アシスト式磁気記録ヘッド３、近接場光発生器３９の断面図である。
【図７】本発明の第５の実施形態における光アシスト式磁気記録ヘッド３、近接場光発生器３９の断面図である。
【図８】本発明の第６の実施形態における光アシスト式磁気記録ヘッド３、近接場光発生器３９の断面図である。
【図９】金とシリコンの相図である。
【符号の説明】
【０１１７】
１ 筐体
２ ディスク
３ 光アシスト式磁気記録ヘッド
４ サスペンション
１０ 光アシスト式磁気記録装置
１１ スライダ
１２ 導波路
１３ シリコンベンチ
１７ マイクロプリズム
３０ プラズモンプローブ
３１ バッファ層
３２ 導波路
３９ 近接場光発生器
４０ 磁気記録部
４１ 磁気再生部
５０ ＳＩＬ
５６ 光ファイバー
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学素子からプラズモンプローブに照射した光から近接場光を発生する近接場光発生器において、
前記光学素子の材質はシリコン、
前記プラズモンプローブの材質は金であり、
前記光学素子と前記プラズモンプローブとの間に、シリコンと金の共晶現象を防止するバッファ層を形成したことを特徴とする近接場光発生器。
【請求項２】
前記光学素子は、導波路であることを特徴とする請求項１に記載の近接場光発生器。
【請求項３】
前記光学素子は凹部を有し、前記プラズモンプローブは、該凹部にシリコンと金の共晶現象を防止するバッファ層を介して形成されていることを特徴とする請求項１に記載の近接場光発生器。
【請求項４】
光源から照射された光を集光する光学素子と、
前記光学素子が配置された光透過性を有する支持部材と、
前記光学素子によって集光される位置に設けられ、前記支持部材を透過した前記光から近接場光を発生するプラズモンプローブと、
を有する近接場光発生器において、
前記支持部材の材質はシリコン、
前記プラズモンプローブの材質は金であり、
前記支持部材と前記プラズモンプローブとの間に、シリコンと金の共晶現象を防止するバッファ層を形成したことを特徴とする近接場光発生器。
【請求項５】
前記バッファ層の厚みをｔ、前記プラズモンプローブに照射される前記光の波長をλとすると、
前記バッファ層の厚みｔは、
２００ｎｍ≦ｔ≦２λ
であることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の近接場光発生器。
【請求項６】
前記バッファ層は、石英、チッ化シリコン、炭化シリコン、砒素化ガリウム、酸化チタン、ダイアモンドの何れかによって形成されていることを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の近接場光発生器。
【請求項７】
請求項１乃至６の何れか１項に記載の近接場光発生器と、
磁気記録素子と、を有することを特徴とする光アシスト式磁気記録ヘッド。
【請求項８】
記憶媒体と、
前記記憶媒体を回転させる駆動手段と、
前記記憶媒体に近接場光を照射する請求項７に記載の光アシスト式磁気記録ヘッドと、
前記光アシスト式磁気記録ヘッドを前記記憶媒体に対して相対的に移動させるヘッド移動手段と、
を有することを特徴とする光アシスト式磁気記録装置。
【請求項１】
光学素子からプラズモンプローブに照射した光から近接場光を発生する近接場光発生器において、
前記光学素子の材質はシリコン、
前記プラズモンプローブの材質は金であり、
前記光学素子と前記プラズモンプローブとの間に、シリコンと金の共晶現象を防止するバッファ層を形成したことを特徴とする近接場光発生器。
【請求項２】
前記光学素子は、導波路であることを特徴とする請求項１に記載の近接場光発生器。
【請求項３】
前記光学素子は凹部を有し、前記プラズモンプローブは、該凹部にシリコンと金の共晶現象を防止するバッファ層を介して形成されていることを特徴とする請求項１に記載の近接場光発生器。
【請求項４】
光源から照射された光を集光する光学素子と、
前記光学素子が配置された光透過性を有する支持部材と、
前記光学素子によって集光される位置に設けられ、前記支持部材を透過した前記光から近接場光を発生するプラズモンプローブと、
を有する近接場光発生器において、
前記支持部材の材質はシリコン、
前記プラズモンプローブの材質は金であり、
前記支持部材と前記プラズモンプローブとの間に、シリコンと金の共晶現象を防止するバッファ層を形成したことを特徴とする近接場光発生器。
【請求項５】
前記バッファ層の厚みをｔ、前記プラズモンプローブに照射される前記光の波長をλとすると、
前記バッファ層の厚みｔは、
２００ｎｍ≦ｔ≦２λ
であることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の近接場光発生器。
【請求項６】
前記バッファ層は、石英、チッ化シリコン、炭化シリコン、砒素化ガリウム、酸化チタン、ダイアモンドの何れかによって形成されていることを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の近接場光発生器。
【請求項７】
請求項１乃至６の何れか１項に記載の近接場光発生器と、
磁気記録素子と、を有することを特徴とする光アシスト式磁気記録ヘッド。
【請求項８】
記憶媒体と、
前記記憶媒体を回転させる駆動手段と、
前記記憶媒体に近接場光を照射する請求項７に記載の光アシスト式磁気記録ヘッドと、
前記光アシスト式磁気記録ヘッドを前記記憶媒体に対して相対的に移動させるヘッド移動手段と、
を有することを特徴とする光アシスト式磁気記録装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２００８−１９８２６３（Ｐ２００８−１９８２６３Ａ）
【公開日】平成２０年８月２８日（２００８．８．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−３０３１０（Ｐ２００７−３０３１０）
【出願日】平成１９年２月９日（２００７．２．９）
【出願人】（３０３０００４０８）コニカミノルタオプト株式会社 (3,255)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年８月２８日（２００８．８．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年２月９日（２００７．２．９）
【出願人】（３０３０００４０８）コニカミノルタオプト株式会社 (3,255)
【Ｆターム（参考）】
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