近接場光発生装置およびその製造方法
【課題】導波路に対向するエッジ部を有する近接場光発生素子を備えた近接場光発生装置において、導波路を伝播する光の利用効率を高め、且つ近接場光のスポット径を小さくすることを可能にする。
【解決手段】近接場光発生装置１５は、溝部３１ｇを有する導波路３１と、導波路３１の上面３１ｃ上に配置され、溝部３１ｇに連続する開口部３４ｃを有するクラッド層３４と、開口部３４ｃ内に収容された近接場光発生素子３２と、導波路３１およびクラッド層３４と近接場光発生素子３２との間に介在する緩衝層３３を備えている。近接場光発生素子３２は、溝部３１ｇに近づくに従って互いの距離が小さくなる側面３２ｄ，３２ｅと、側面３２ｄ，３２ｅを接続し、緩衝層３３を介して溝部３１ｇに対向するエッジ部３２ｆと、エッジ部３２ｆの一端に位置する近接場光発生部３２ｇを有している。
【解決手段】近接場光発生装置１５は、溝部３１ｇを有する導波路３１と、導波路３１の上面３１ｃ上に配置され、溝部３１ｇに連続する開口部３４ｃを有するクラッド層３４と、開口部３４ｃ内に収容された近接場光発生素子３２と、導波路３１およびクラッド層３４と近接場光発生素子３２との間に介在する緩衝層３３を備えている。近接場光発生素子３２は、溝部３１ｇに近づくに従って互いの距離が小さくなる側面３２ｄ，３２ｅと、側面３２ｄ，３２ｅを接続し、緩衝層３３を介して溝部３１ｇに対向するエッジ部３２ｆと、エッジ部３２ｆの一端に位置する近接場光発生部３２ｇを有している。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気記録媒体に近接場光を照射して磁気記録媒体の保磁力を低下させて情報の記録を行う熱アシスト磁気記録に用いられる近接場光発生装置およびその製造方法、ならびに、近接場光発生装置を有する熱アシスト磁気記録ヘッド、ヘッドジンバルアセンブリおよび磁気記録装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、磁気ディスク装置等の磁気記録装置では、高記録密度化に伴い、薄膜磁気ヘッドおよび磁気記録媒体の性能向上が要求されている。薄膜磁気ヘッドとしては、基板に対して、読み出し用の磁気抵抗効果素子（以下、ＭＲ（Magnetoresistive）素子とも記す。）を有する再生ヘッドと書き込み用の誘導型電磁変換素子を有する記録ヘッドとを積層した構造の複合型薄膜磁気ヘッドが広く用いられている。磁気ディスク装置において、薄膜磁気ヘッドは、磁気記録媒体の表面からわずかに浮上するスライダに設けられる。
【０００３】
磁気記録媒体は、磁性微粒子が集合した不連続媒体であり、各磁性微粒子は単磁区構造となっている。この磁気記録媒体において、１つの記録ビットは、複数の磁性微粒子によって構成される。記録密度を高めるためには、隣接する記録ビットの境界の凹凸を小さくしなければならない。そのためには、磁性微粒子を小さくしなくてはならない。しかし、磁性微粒子を小さくすると、磁性微粒子の体積の減少に伴って、磁性微粒子の磁化の熱安定性が低下するという問題が発生する。この問題を解消するには、磁性微粒子の異方性エネルギーを大きくすることが効果的である。しかし、磁性微粒子の異方性エネルギーを大きくすると、記録媒体の保磁力が大きくなって、既存の磁気ヘッドでは情報の記録が困難になるという問題が発生する。
【０００４】
上述のような問題を解決する方法として、いわゆる熱アシスト磁気記録という方法が提案されている。この方法では、保磁力の大きな記録媒体を使用し、情報の記録時には、記録媒体のうち情報が記録される部分に対して磁界と同時に熱も加えて、その部分の温度を上昇させ保磁力を低下させて情報の記録を行う。以下、熱アシスト磁気記録に用いられる磁気ヘッドを、熱アシスト磁気記録ヘッドと呼ぶ。
【０００５】
熱アシスト磁気記録では、磁気記録媒体に対して熱を加える方法としては、近接場光を用いる方法が一般的である。近接場光を発生させる方法としては、光によって励起されたプラズモンから近接場光を発生する金属片である近接場光プローブ、いわゆるプラズモン・アンテナを用いる方法が一般に知られている。特許文献１および特許文献２には、プラズモン・アンテナに光を直接照射してプラズモンを励起させる方法が記載されている。
【０００６】
ところが、光が直接照射されることによって近接場光を発生するプラズモン・アンテナでは、照射された光の近接場光への変換の効率が非常に低いことが知られている。プラズモン・アンテナに照射された光のエネルギーの大部分は、プラズモン・アンテナの表面で反射されたり、熱エネルギーに変換されてプラズモン・アンテナに吸収されたりする。プラズモン・アンテナのサイズは光の波長以下に設定されるため、プラズモン・アンテナの体積は小さい。そのため、プラズモン・アンテナにおいて、上記の熱エネルギーの吸収に伴う温度上昇は非常に大きくなる。
【０００７】
上述のような温度上昇により、プラズモン・アンテナは、体積の膨張を引き起こし、熱アシスト磁気記録ヘッドにおいて磁気記録媒体に対向する面である媒体対向面から突出する。すると、再生ヘッドにおける媒体対向面に位置する端部が磁気記録媒体から遠ざかってしまい、その結果、記録動作時にサーボ信号が読み取れなくなるという問題が発生する。
【０００８】
そこで、例えば特許文献３に記載されているように、導波路を伝播する光を、プラズモン・アンテナに直接照射するのではなく、近接場光発生素子に対して緩衝部を介して表面プラズモン・ポラリトンモードで結合させて、近接場光発生素子に表面プラズモンを励起させる技術が提案されている。近接場光発生素子は、媒体対向面に配置されて近接場光を発生させる先鋭部である近接場光発生部を有している。この技術では、導波路と緩衝部の界面において、導波路を伝播する光が全反射することによって、緩衝部にしみ出すエバネッセント光が発生し、このエバネッセント光と近接場光発生素子における電荷の集団振動すなわち表面プラズモンとが結合して、近接場光発生素子に表面プラズモンが励起される。近接場光発生素子において、励起した表面プラズモンは、近接場光発生部まで伝播し、近接場光発生部から近接場光が発生される。この技術によれば、近接場光発生素子には、導波路を伝播する光が直接照射されないので、近接場光発生素子の過度の温度上昇を防止することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００３−１１４１８４号公報
【特許文献２】特開２００１−２５５２５４号公報
【特許文献３】特開２００５−１１６１５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ここで、近接場光発生素子の形状と、近接場光発生素子、緩衝部および導波路の配置の一例について説明する。この例では、導波路の上面の上に緩衝部を介して近接場光発生素子が配置される。この近接場光発生素子は、緩衝部を介して導波路に対向するエッジ部を有している。典型的には、この近接場光発生素子における媒体対向面に平行な断面の形状は、頂点が下を向いた二等辺三角形である。近接場光発生素子のエッジ部の一端は媒体対向面に配置されている。この近接場光発生素子において、媒体対向面に配置されたエッジ部の一端およびその近傍の部分が近接場光発生部となる。この例では、近接場光発生素子のエッジ部に表面プラズモンが励起され、この表面プラズモンは、エッジ部に沿って近接場光発生部まで伝播し、この表面プラズモンに基づいて近接場光発生部より近接場光が発生される。この例によれば、近接場光発生素子のエッジ部に励起された表面プラズモンを、効率よく、近接場光発生部まで伝播させることができる。
【００１１】
上記の近接場光発生素子において、エッジ部は、理想的には、所定の角度をなす２つの側面が接することによって線状に形成される。しかし、実際に作製された近接場光発生素子では、エッジ部は、丸みを帯びるため、所定の角度をなす２つの側面を接続する円筒面形状になる。ここで、この円筒面形状のエッジ部の曲率半径を先端半径と呼ぶ。また、エッジ部を介して接続される２つの側面がなす角度を先端角度と呼ぶ。熱アシスト磁気記録ヘッドに用いられる近接場光発生素子では、上記の先端半径と先端角度は、以下で説明するように、熱アシスト磁気記録ヘッドの特性に影響を与える重要なパラメータである。
【００１２】
まず、先端半径について説明する。先端半径は、近接場光発生部より発生される近接場光のスポット径に影響を与えるパラメータである。磁気記録装置における記録密度をより大きくするためには、近接場光のスポット径はより小さい方が好ましい。近接場光のスポット径をより小さくするためには、先端半径がより小さいことが好ましい。
【００１３】
次に、先端角度について説明する。導波路を伝播する光の利用効率を高めるためには、近接場光発生素子に励起される表面プラズモンの強度を大きくすることが重要である。そのためには、エバネッセント光の波数と近接場光発生素子に励起される表面プラズモンの波数とを合わせる必要がある。近接場光発生素子に励起される表面プラズモンの波数は、近接場光発生素子の形状、特に近接場光発生素子のエッジ部の形状によって変化する。そのため、先端角度は、近接場光発生素子に励起される表面プラズモンの波数に影響を与えるパラメータである。一方、エバネッセント光の波数は、導波路を伝播する光の波長に依存する。導波路を伝播する光として、一般的なレーザ光を使用する場合には、そのレーザ光の波長に依存して決まるエバネッセント光の波数に、近接場光発生素子に励起される表面プラズモンの波数を合わせる必要がある。そのため、先端角度には好ましい範囲が存在する。
【００１４】
このように、緩衝部を介して導波路に対向するエッジ部を有する近接場光発生素子では、導波路を伝播する光の利用効率を高めるために、先端角度を好ましい範囲内の角度とし、近接場光のスポット径をより小さくするために、先端半径をより小さくすることが求められる。しかし、実際に近接場光発生素子を作製する上では、特に先端角度がある程度大きい場合に、先端半径を小さくすることが難しいという問題点がある。
【００１５】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、導波路に対向するエッジ部を有する近接場光発生素子を備えた近接場光発生装置であって、導波路を伝播する光の利用効率を高め、且つ近接場光のスポット径を小さくすることを可能にする近接場光発生装置およびその製造方法、ならびに、近接場光発生装置を有する熱アシスト磁気記録ヘッド、ヘッドジンバルアセンブリおよび磁気記録装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明の近接場光発生装置は、導波路と、クラッド層と、近接場光発生素子と、緩衝層とを備えている。導波路は、上面と、この上面で開口し、この上面に平行な第１の方向に長い溝部とを有し、光を伝播させる。クラッド層は、導波路の上面に接する下面と、その反対側の上面と、この上面から下面にかけて貫通して溝部に連続する開口部とを有している。近接場光発生素子は、第１の方向に長く、少なくとも一部が開口部内に収容されている。緩衝層は、溝部および開口部内において、導波路およびクラッド層と近接場光発生素子との間に介在する。クラッド層と緩衝層は、いずれも、導波路の屈折率よりも小さい屈折率を有している。開口部は、導波路の上面に近づくに従って互いの距離が小さくなる第１および第２の開口部側壁を有している。溝部は、第１の開口部側壁に連続する第１の溝部側壁と、第２の開口部側壁に連続する第２の溝部側壁とを有している。導波路の上面に垂直な第２の方向に対して第１の溝部側壁がなす角度は、第２の方向に対して第１の開口部側壁がなす角度よりも小さく、第２の方向に対して第２の溝部側壁がなす角度は、第２の方向に対して第２の開口部側壁がなす角度よりも小さい。近接場光発生素子は、緩衝層を介して第１および第２の開口部側壁に対向し、溝部に近づくに従って互いの距離が小さくなる第１および第２の側面と、この第１および第２の側面を接続し、緩衝層を介して溝部に対向するエッジ部と、エッジ部の一端に位置し、近接場光を発生する近接場光発生部とを有している。エッジ部において、導波路と緩衝層との界面において発生するエバネッセント光と結合することによって表面プラズモンが励起され、この表面プラズモンがエッジ部に沿って近接場光発生部に伝播され、この表面プラズモンに基づいて近接場光発生部より近接場光が発生される。
【００１７】
本発明の近接場光発生装置において、近接場光発生素子は、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｒｕ、Ａｕ、Ａｇ、ＣｕおよびＡｌからなるグループから選択された１つによって、またはこれらのうちの複数の元素からなる合金によって形成されていてもよい。
【００１８】
本発明の近接場光発生装置の製造方法は、導波路およびクラッド層を形成する工程と、導波路、クラッド層および緩衝層によって近接場光発生素子形成用のフレームが形成されるように、導波路の溝部およびクラッド層の開口部内に緩衝層を形成する工程と、フレーム内に近接場光発生素子を形成する工程とを備えている。
【００１９】
本発明の近接場光発生装置の製造方法において、導波路およびクラッド層を形成する工程は、後に溝部が形成されることによって導波路となる予備導波路を形成する工程と、予備導波路の上にクラッド層を形成する工程と、クラッド層をエッチングマスクとして予備導波路をエッチングして、予備導波路に溝部を形成することによって、導波路を完成させる工程とを含んでいてもよい。この場合、導波路を完成させる工程は、エッチング選択比が１より大きい条件で、予備導波路をエッチングしてもよい。
【００２０】
また、本発明の近接場光発生装置の製造方法において、緩衝層は原子層堆積法によって形成されてもよい。
【００２１】
本発明の熱アシスト磁気記録ヘッドは、磁気記録媒体に対向する媒体対向面と、媒体対向面に配置された端面を有し、情報を磁気記録媒体に記録するための記録磁界を発生する磁極と、本発明の近接場光発生装置とを備えている。近接場光発生部は、前記媒体対向面に配置されている。近接場光発生装置は、記録磁界によって磁気記録媒体に情報を記録する際に磁気記録媒体に照射される近接場光を発生する。
【００２２】
本発明の熱アシスト磁気記録ヘッドにおいて、近接場光発生素子は、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｒｕ、Ａｕ、Ａｇ、ＣｕおよびＡｌからなるグループから選択された１つによって、またはこれらのうちの複数の元素からなる合金によって形成されていてもよい。
【００２３】
本発明のヘッドジンバルアセンブリは、本発明の熱アシスト磁気記録ヘッドと、この熱アシスト磁気記録ヘッドを支持するサスペンションとを備えている。本発明の磁気記録装置は、磁気記録媒体と、本発明の熱アシスト磁気記録ヘッドと、この熱アシスト磁気記録ヘッドを支持すると共に磁気記録媒体に対して位置決めする位置決め装置とを備えている。
【発明の効果】
【００２４】
本発明の近接場光発生装置、熱アシスト磁気記録ヘッド、ヘッドジンバルアセンブリまたは磁気記録装置では、導波路は溝部を有し、クラッド層は溝部に連続する開口部を有している。導波路の上面に垂直な第２の方向に対して第１の溝部側壁がなす角度は、第２の方向に対して第１の開口部側壁がなす角度よりも小さく、第２の方向に対して第２の溝部側壁がなす角度は、第２の方向に対して第２の開口部側壁がなす角度よりも小さい。近接場光発生素子は、緩衝層を介して第１および第２の開口部側壁に対向し、溝部に近づくに従って互いの距離が小さくなる第１および第２の側面と、この第１および第２の側面を接続し、緩衝層を介して溝部に対向するエッジ部と、エッジ部の一端に位置し、近接場光を発生する近接場光発生部とを有している。このような構成により、本発明によれば、所望の先端角度と小さな先端半径を有するエッジ部を含む近接場光発生素子を実現することが可能になる。これにより、本発明によれば、導波路を伝播する光の利用効率を高め、且つ近接場光のスポット径を小さくすることが可能になるという効果を奏する。
【００２５】
また、本発明の近接場光発生装置の製造方法では、導波路、クラッド層および緩衝層によって近接場光発生素子形成用のフレームが形成されるように、導波路の溝部およびクラッド層の開口部内に緩衝層を形成し、その後、フレーム内に近接場光発生素子を形成する。このような製造方法によれば、所望の先端角度と小さな先端半径を有する近接場光発生素子を形成することが可能になる。これにより、本発明によれば、導波路を伝播する光の利用効率を高め、且つ近接場光のスポット径を小さくすることが可能になるという効果を奏する。
【００２６】
また、本発明の近接場光発生装置の製造方法において、導波路およびクラッド層を形成する工程は、後に溝部が形成されることによって導波路となる予備導波路を形成する工程と、予備導波路の上にクラッド層を形成する工程と、クラッド層をエッチングマスクとして予備導波路をエッチングして、予備導波路に溝部を形成することによって、導波路を完成させる工程とを含んでいてもよい。この場合には、溝部と開口部が正確に位置合わせされるので、近接場光発生素子を精度よく形成することが可能になるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の一実施の形態に係る近接場光発生装置を示す斜視図である。
【図２】本発明の一実施の形態に係る近接場光発生装置の要部の一例を示す断面図である。
【図３】本発明の一実施の形態に係る近接場光発生装置の要部の他の例を示す断面図である。
【図４】本発明の一実施の形態に係る熱アシスト磁気記録ヘッドにおける近接場光発生装置と磁極を示す斜視図である。
【図５】本発明の一実施の形態に係る熱アシスト磁気記録ヘッドにおけるヘッド部の媒体対向面の一部を示す正面図である。
【図６】本発明の一実施の形態に係る熱アシスト磁気記録ヘッドにおける近接場光発生装置と磁極を示す断面図である。
【図７】本発明の一実施の形態に係る近接場光発生装置による近接場光発生の原理を説明するための説明図である。
【図８】本発明の一実施の形態に係る磁気記録装置を示す斜視図である。
【図９】本発明の一実施の形態に係るヘッドジンバルアセンブリを示す斜視図である。
【図１０】本発明の一実施の形態に係る熱アシスト磁気記録ヘッドを示す斜視図である。
【図１１】図１０における１１−１１線断面図である。
【図１２】本発明の一実施の形態に係る磁気記録装置の回路構成を示すブロック図である。
【図１３】本発明の一実施の形態に係る近接場光発生装置の製造方法における一工程を示す説明図である。
【図１４】図１３に示した工程に続く工程を示す説明図である。
【図１５】図１４に示した工程に続く工程を示す説明図である。
【図１６】図１５に示した工程に続く工程を示す説明図である。
【図１７】図１５に示した工程における緩衝層の成長の過程を示す説明図である。
【図１８】比較例の近接場光発生装置の製造方法における一工程を示す説明図である。
【図１９】図１８に示した工程に続く工程を示す説明図である。
【図２０】図１９に示した工程に続く工程を示す説明図である。
【図２１】第１のシミュレーションで使用した近接場光発生装置のモデルを示す側面図である。
【図２２】図２１に示した近接場光発生装置のモデルの正面図である。
【図２３】第１のシミュレーションの結果を示す特性図である。
【図２４】第２のシミュレーションで使用した近接場光発生素子形成用のフレームのモデルの形状を示す説明図である。
【図２５】第４のシミュレーションで使用した近接場光発生装置のモデルを示す側面図である。
【図２６】図２５に示した近接場光発生装置のモデルの正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。始めに、図８を参照して、本発明の一実施の形態に係る磁気記録装置としての磁気ディスク装置について説明する。図８に示したように、磁気ディスク装置は、複数の磁気記録媒体としての複数の磁気ディスク２０１と、この複数の磁気ディスク２０１を回転させるスピンドルモータ２０２とを備えている。本実施の形態における磁気ディスク２０１は、垂直磁気記録用であり、ディスク基板上に、軟磁性裏打ち層、中間層および磁気記録層（垂直磁化層）が順次積層された構造を有している。
【００２９】
磁気ディスク装置は、更に、複数の駆動アーム２１１を有するアセンブリキャリッジ装置２１０と、複数の駆動アーム２１１の先端部に取り付けられた複数のヘッドジンバルアセンブリ２１２とを備えている。ヘッドジンバルアセンブリ２１２は、本実施の形態に係る熱アシスト磁気記録ヘッド１と、この熱アシスト磁気記録ヘッド１を支持するサスペンション２２０とを備えている。
【００３０】
アセンブリキャリッジ装置２１０は、熱アシスト磁気記録ヘッド１を、磁気ディスク２０１の磁気記録層に形成され、記録ビットが並ぶトラック上に位置決めするための装置である。アセンブリキャリッジ装置２１０は、更に、ピボットベアリング軸２１３と、ボイスコイルモータ２１４とを有している。複数の駆動アーム２１１は、ピボットベアリング軸２１３に沿った方向にスタックされ、ボイスコイルモータ２１４によって駆動されて、軸２１３を中心として揺動可能になっている。なお、本発明の磁気記録装置の構造は、以上説明した構成の磁気ディスク装置に限定されるものではない。例えば、本発明の磁気記録装置は、それぞれ１つの磁気ディスク２０１、駆動アーム２１１、ヘッドジンバルアセンブリ２１２および熱アシスト磁気記録ヘッド１を備えたものであってもよい。
【００３１】
磁気ディスク装置は、更に、熱アシスト磁気記録ヘッド１の記録動作および再生動作を制御すると共に、後述する熱アシスト磁気記録用のレーザ光を発生させる光源であるレーザダイオードの発光動作を制御する制御回路２３０を備えている。
【００３２】
図９は、図８におけるヘッドジンバルアセンブリ２１２を示す斜視図である。前述のように、ヘッドジンバルアセンブリ２１２は、熱アシスト磁気記録ヘッド１とサスペンション２２０とを備えている。サスペンション２２０は、ロードビーム２２１と、このロードビーム２２１に固着され、弾性を有するフレクシャ２２２と、ロードビーム２２１の基部に設けられたベースプレート２２３と、ロードビーム２２１およびフレクシャ２２２の上に設けられた配線部材２２４とを有している。配線部材２２４は、複数のリードを含んでいる。熱アシスト磁気記録ヘッド１は、磁気ディスク２０１の表面に対して所定の間隔（浮上量）をもって対向するように、サスペンション２２０の先端部においてフレクシャ２２２に固着されている。配線部材２２４の一端部は、熱アシスト磁気記録ヘッド１の複数の端子に電気的に接続されている。配線部材２２４の他端部には、ロードビーム２２１の基部に配置された複数のパッド状端子が設けられている。
【００３３】
アセンブリキャリッジ装置２１０およびサスペンション２２０は、本発明における位置決め装置に対応する。なお、本発明のヘッドジンバルアセンブリは、図９に示した構成のものに限定されるものではない。例えば、本発明のヘッドジンバルアセンブリは、サスペンション２２０の途中にヘッド駆動用ＩＣチップが装着されたものであってもよい。
【００３４】
次に、図１０および図１１を参照して、本実施の形態に係る熱アシスト磁気記録ヘッド１の構成について説明する。図１０は、熱アシスト磁気記録ヘッド１を示す斜視図である。図１１は、図１０における１１−１１線断面図である。熱アシスト磁気記録ヘッド１は、スライダ１０と光源ユニット５０とを備えている。図１１は、スライダ１０と光源ユニット５０を分離した状態を表している。
【００３５】
スライダ１０は、アルティック（Ａｌ2Ｏ3・ＴｉＣ）等のセラミック材料よりなる直方体形状のスライダ基板１１と、ヘッド部１２とを備えている。スライダ基板１１は、磁気ディスク２０１に対向する媒体対向面１１ａと、この媒体対向面１１ａとは反対側の背面１１ｂと、媒体対向面１１ａと背面１１ｂとを連結する４つの面とを有している。媒体対向面１１ａと背面１１ｂとを連結する４つの面のうちの１つは素子形成面１１ｃである。素子形成面１１ｃは、媒体対向面１１ａに垂直である。ヘッド部１２は、素子形成面１１ｃの上に配置されている。媒体対向面１１ａは、磁気ディスク２０１に対するスライダ１０の適切な浮上量が得られるように加工されている。ヘッド部１２は、磁気ディスク２０１に対向する媒体対向面１２ａと、この媒体対向面１２ａとは反対側の背面１２ｂとを有している。媒体対向面１２ａは、スライダ基板１１の媒体対向面１１ａと平行である。
【００３６】
ここで、ヘッド部１２の構成要素に関して、基準の位置に対して、素子形成面１１ｃに垂直で、且つ素子形成面１１ｃから遠ざかる方向にある位置を「上方」と定義し、その反対方向にある位置を「下方」と定義する。また、ヘッド部１２に含まれる任意の層に関して、素子形成面１１ｃにより近い面を「下面」と定義し、素子形成面１１ｃからより遠い面を「上面」と定義する。
【００３７】
また、Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向、−Ｘ方向、−Ｙ方向、−Ｚ方向を以下のように定義する。Ｘ方向は、媒体対向面１１ａに垂直で、且つ媒体対向面１１ａから背面１１ｂに向かう方向である。Ｙ方向は、媒体対向面１１ａおよび素子形成面１１ｃに平行な方向であって、図１１における奥から手前に向かう方向である。Ｚ方向は、素子形成面１１ｃに垂直な方向であって、素子形成面１１ｃから離れる方向である。−Ｘ方向、−Ｙ方向、−Ｚ方向は、それぞれ、Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向とは反対方向である。スライダ１０から見た磁気ディスク２０１の進行方向はＺ方向である。スライダ１０における空気流入端（リーディング端）は、媒体対向面１１ａの−Ｚ方向における端部である。スライダ１０における空気流出端（トレーリング端）は、媒体対向面１２ａのＺ方向における端部である。また、トラック幅方向は、Ｙ方向に平行な方向である。
【００３８】
光源ユニット５０は、レーザ光を出射する光源としてのレーザダイオード６０と、このレーザダイオード６０を支持する直方体形状の支持部材５１とを備えている。支持部材５１は、例えば、アルティック（Ａｌ2Ｏ3・ＴｉＣ）等のセラミック材料によって形成されている。支持部材５１は、接着面５１ａと、この接着面５１ａとは反対側の背面５１ｂと、接着面５１ａと背面５１ｂとを連結する４つの面とを有している。接着面５１ａと背面５１ｂとを連結する４つの面のうちの１つは光源設置面５１ｃである。接着面５１ａは、スライダ基板１１の背面１１ｂに接着される面である。光源設置面５１ｃは、接着面５１ａに垂直であり、素子形成面１１ｃに平行である。レーザダイオード６０は、光源設置面５１ｃに搭載されている。光源設置面５１ｃは、本発明における支持部材の上面に対応する。支持部材５１は、レーザダイオード６０を支持する機能の他に、レーザダイオード６０によって発生される熱を放散させるヒートシンクの機能を有していてもよい。
【００３９】
図１１に示したように、ヘッド部１２は、素子形成面１１ｃの上に配置された絶縁層１３と、この絶縁層１３の上に順に積層された再生ヘッド１４、近接場光発生装置１５、記録ヘッド１６および保護層１７を備えている。絶縁層１３と保護層１７は、Ａｌ2Ｏ3（以下、アルミナとも記す。）等の絶縁材料によって形成されている。
【００４０】
再生ヘッド１４は、絶縁層１３の上に配置された下部シールド層２１と、この下部シールド層２１の上に配置されたＭＲ素子２２と、このＭＲ素子２２の上に配置された上部シールド層２３と、ＭＲ素子２２の周囲において下部シールド層２１と上部シールド層２３の間に配置された絶縁層２４とを有している。下部シールド層２１と上部シールド層２３は、軟磁性材料によって形成されている。絶縁層２４は、アルミナ等の絶縁材料によって形成されている。
【００４１】
ＭＲ素子２２の一端部は、媒体対向面１２ａに配置されている。ＭＲ素子としては、例えば、ＧＭＲ（巨大磁気抵抗効果）素子またはＴＭＲ（トンネル磁気抵抗効果）素子を用いることができる。ＧＭＲ素子としては、磁気的信号検出用のセンス電流を、ＧＭＲ素子を構成する各層の面に対してほぼ平行な方向に流すＣＩＰ（Current In Plane）タイプでもよいし、センス電流を、ＧＭＲ素子を構成する各層の面に対してほぼ垂直な方向に流すＣＰＰ（Current Perpendicular to Plane）タイプでもよい。ＭＲ素子２２がＴＭＲ素子またはＣＰＰタイプのＧＭＲ素子の場合には、下部シールド層２１と上部シールド層２３は、センス電流をＭＲ素子２２に流すための電極を兼ねていてもよい。ＭＲ素子２２がＣＩＰタイプのＧＭＲ素子の場合には、ＭＲ素子２２と下部シールド層２１の間と、ＭＲ素子２２と上部シールド層２３の間に、それぞれ絶縁膜が設けられ、これらの絶縁膜の間に、センス電流をＭＲ素子２２に流すための２つのリードが設けられる。
【００４２】
ヘッド部１２は、更に、上部シールド層２３の上に配置された絶縁層２５と、この絶縁層２５の上に配置された中間シールド層２６とを備えている。中間シールド層２６は、記録ヘッド１６で発生する磁界からＭＲ素子２２をシールドする機能を有している。絶縁層２５は、アルミナ等の絶縁材料によって形成されている。中間シールド層２６は、軟磁性材料によって形成されている。絶縁層２５と中間シールド層２６は、省略してもよい。
【００４３】
近接場光発生装置１５は、記録ヘッド１６より発生される記録磁界によって磁気ディスク２０１に情報を記録する際に磁気ディスク２０１に照射される近接場光を発生する。近接場光発生装置１５は、中間シールド層２６の上に配置された誘電体層２７と、この誘電体層２７の上に配置された導波路３１と、誘電体層２７の上において導波路３１の周囲に配置された誘電体層２９と、近接場光発生素子３２と、緩衝層３３（図１１では図示せず）と、クラッド層３４とを備えている。導波路３１は、ヘッド部１２の背面１２ｂに配置された入射端３１ａを有している。近接場光発生装置１５の構成については、後で詳しく説明する。
【００４４】
本実施の形態における記録ヘッド１６は、垂直磁気記録用である。この記録ヘッド１６は、コイル４１と、磁極４２と、記録シールド４３と、ギャップ層４４とを有している。コイル４１は、磁気ディスク２０１に記録する情報に応じた磁界を発生する。磁極４２は、媒体対向面１２ａに配置された端面を有し、コイル４１によって発生された磁界に対応する磁束を通過させると共に、垂直磁気記録方式によって情報を磁気ディスク２０１に記録するための記録磁界を発生する。記録シールド４３は、媒体対向面１２ａにおいて、磁極４２に対してＺ方向の前方（トレーリング端側）に配置された端面を有している。ギャップ層４４は、磁極４２と記録シールド４３の間に配置されている。磁極４２と記録シールド４３は、軟磁性材料によって形成されている。ギャップ層４４は、非磁性材料によって形成されている。媒体対向面１２ａにおける磁極４２の端面と記録シールド４３の端面との間隔は、例えば０.０１〜０.５μｍの範囲内である。ギャップ層４４は、Ａｌ2Ｏ3、ＳｉＯ２、ＡｌＮ、ダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）等の非磁性絶縁材料によって形成されていてもよいし、Ｒｕ等の非磁性導電材料によって形成されていてもよい。
【００４５】
記録ヘッド１６は、更に、磁極４２の周囲に配置された絶縁層４５と、磁極４２の上面の一部および絶縁層４５の上面の一部の上に配置された絶縁層４６とを有している。コイル４１は、絶縁層４６の上に配置されている。記録ヘッド１６は、更に、コイル４１を覆う絶縁層４７を有している。絶縁層４５，４６は、例えばアルミナによって形成されている。絶縁層４７は、例えばフォトレジストによって形成されている。コイル４１は、銅等の導電材料によって形成されている。
【００４６】
記録シールド４３の一部は、絶縁層４７の上に配置されている。また、記録シールド４３は、媒体対向面１２ａから離れた位置で、磁極４２の上面に接続されている。磁気ディスク２０１に記録されるビットパターンの端部の位置は、媒体対向面１２ａに配置された磁極４２の端面におけるギャップ層４４側の端部の位置によって決まる。記録シールド４３は、媒体対向面１２ａに配置された磁極４２の端面より発生されて磁気ディスク２０１の面に垂直な方向以外の方向に広がる磁束を取り込むことにより、この磁束が磁気ディスク２０１に達することを阻止する。これにより、記録密度を向上させることができる。また、記録シールド４３は、熱アシスト磁気記録ヘッド１の外部からヘッド１に印加された外乱磁界を取り込む。これにより、外乱磁界が磁極４２に集中して取り込まれることによって磁気ディスク２０１に対して誤った記録が行なわれることを防止することができる。また、記録シールド４３は、磁極４２の端面より発生されて、磁気ディスク２０１を磁化した磁束を還流させる機能も有している。
【００４７】
図１１に示したように、保護層１７は、記録ヘッド１６を覆うように配置されている。図１０に示したように、ヘッド部１２は、更に、保護層１７の上面に配置され、ＭＲ素子２２に電気的に接続された一対の端子１８と、保護層１７の上面に配置され、コイル４１に電気的に接続された一対の端子１９とを備えている。これらの端子１８，１９は、図９に示した配線部材２２４の複数のパッド状端子に電気的に接続されている。
【００４８】
レーザダイオード６０としては、ＩｎＰ系、ＧａＡｓ系、ＧａＮ系等の、通信用、光学系ディスクストレージ用または材料分析用等として通常用いられているものが使用可能である。レーザダイオード６０が出射するレーザ光の波長は、例えば３７５ｎｍ〜１.７μｍの範囲内のいずれの値であってもよい。具体的には、レーザダイオード６０としては、例えば、発光可能波長領域が１.２〜１.６７μｍとされているＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰ四元混晶系レーザダイオードを用いることもできる。
【００４９】
図１１に示したように、レーザダイオード６０は、下部電極６１と活性層６２と上部電極６３とを含む多層構造を有している。この多層構造における２つの劈開面には、光を全反射して発振を励起するためのＳｉＯ２、Ａｌ2Ｏ3等からなる反射層６４が設けられている。反射層６４には、発光中心６２ａを含む活性層６２の位置において、レーザ光を出射するための開口が設けられている。レーザダイオード６０の厚みＴＬＡは、例えば、６０〜２００μｍ程度である。
【００５０】
光源ユニット５０は、更に、光源設置面５１ｃに配置され、下部電極６１に電気的に接続された端子５２と、光源設置面５１ｃに配置され、上部電極６３に電気的に接続された端子５３とを備えている。これらの端子５２，５３は、図９に示した配線部材２２４の複数のパッド状端子に電気的に接続されている。端子５２，５３を介してレーザダイオード６０に所定の電圧を印加すると、レーザダイオード６０の発光中心６２ａからレーザ光が出射される。レーザダイオード６０より出射されるレーザ光は、電界の振動方向が活性層６２の面に対して垂直なＴＭモードの偏光であることが好ましい。
【００５１】
レーザダイオード６０の駆動には、磁気ディスク装置内の電源を使用することが可能である。磁気ディスク装置は、通常、例えば２Ｖ程度の電圧を発生する電源を備えており、この電源の電圧はレーザダイオード６０を駆動するのに十分である。また、レーザダイオード６０の消費電力は、例えば数十ｍＷ程度であり、これは、磁気ディスク装置内の電源で十分に賄うことができる。
【００５２】
図１１に示したように、光源ユニット５０は、支持部材５１の接着面５１ａがスライダ基板１１の背面１１ｂに接着されることによって、スライダ１０に対して固着される。レーザダイオード６０と導波路３１は、レーザダイオード６０から出射されたレーザ光が導波路３１の入射端３１ａに入射するように位置決めされている。
【００５３】
次に、図１ないし図７を参照して、近接場光発生装置１５の構成について詳しく説明する。図１は、近接場光発生装置１５を示す斜視図である。図２は、図１の２−２線で示す位置における近接場光発生装置１５の要部の一例を示す断面図である。図３は、図１の２−２線で示す位置における近接場光発生装置１５の要部の他の例を示す断面図である。図４は、近接場光発生装置１５と磁極４２を示す斜視図である。図５は、ヘッド部１２の媒体対向面１２ａの一部を示す正面図である。図６は、近接場光発生装置１５と磁極４２を示す断面図である。図７は、近接場光発生装置１５による近接場光発生の原理を説明するための説明図である。図５において、記号ＴＷを付した矢印はトラック幅方向を表している。トラック幅方向は、Ｙ方向に平行である。
【００５４】
導波路３１は、媒体対向面１２ａに垂直な方向（Ｘ方向）に延びている。導波路３１は、図１１に示した入射端３１ａと、媒体対向面１２ａにより近い端面３１ｂと、上面３１ｃと、下面３１ｄと、２つの側面３１ｅ，３１ｆとを有している。下面３１ｄは、誘電体層２７の上面に接している。導波路３１の周囲に配置された誘電体層２９は、上面２９ｃを有している。端面３１ｂは、媒体対向面１２ａに配置されていてもよいし、媒体対向面１２ａから離れた位置に配置されていてもよい。図１ないし図７には、端面３１ｂが媒体対向面１２ａから離れた位置に配置された例を示している。この例では、端面３１ｂと媒体対向面１２ａとの間に誘電体層２９の一部が介在する。導波路３１は、レーザダイオード６０より出射されて、入射端３１ａに入射されたレーザ光３５を伝播させる。
【００５５】
図１ないし図４に示したように、導波路３１は、上面３１ｃで開口し、この上面３１ｃに平行な第１の方向に長い溝部３１ｇを有している。第１の方向は、Ｘ方向に平行な方向である。図２および図３に示したように、溝部３１ｇは、第１の方向（Ｘ方向）に長い底部３１ｇ３と、この底部３１ｇ３と上面３１ｃとを連結し第１の方向（Ｘ方向）に長い第１および第２の溝部側壁３１ｇ１，３１ｇ２とを有している。
【００５６】
図１に示したように、導波路３１の端面３１ｂが媒体対向面１２ａから離れた位置に配置されている場合、誘電体層２９は、導波路３１の端面３１ｂと媒体対向面１２ａとの間の位置において、上面２９ｃで開口し、溝部３１ｇに続いて第１の方向（Ｘ方向）に延びる溝部２９ｇを有している。溝部２９ｇの媒体対向面１２ａに平行な断面の形状は、溝部３１ｇの媒体対向面１２ａに平行な断面の形状と同じである。なお、導波路３１の端面３１ｂが媒体対向面１２ａに配置されている場合には、溝部２９ｇは存在しない。
【００５７】
図１ないし図３に示したように、クラッド層３４は、導波路３１の上面３１ｃおよび誘電体層２９の上面２９ｃに接する下面３４ａと、その反対側の上面３４ｂと、この上面３４ｂから下面３４ａにかけて貫通して溝部３１ｇ，２９ｇに連続する開口部３４ｃとを有している。
【００５８】
図２および図３に示したように、開口部３４ｃは、導波路３１の上面３１ｃに近づくに従って互いの距離が小さくなる第１および第２の開口部側壁３４ｃ１，３４ｃ２を有している。ここで、導波路３１の上面３１ｃに垂直な第２の方向に対して第１の開口部側壁３４ｃ１がなす角度を記号θ１で表し、第２の方向に対して第２の開口部側壁３４ｃ２がなす角度を記号θ２で表す。第２の方向は、Ｚ方向に平行な方向である。角度θ１と角度θ２は等しいことが好ましい。
【００５９】
第１の溝部側壁３１ｇ１は第１の開口部側壁３４ｃ１に連続し、第２の溝部側壁３１ｇ２は第２の開口部側壁３４ｃ２に連続している。ここで、図３に示したように、第２の方向（Ｚ方向）に対して第１の溝部側壁３１ｇ１がなす角度を記号θ３で表し、第２の方向に対して第２の溝部側壁３１ｇ２がなす角度を記号θ４で表す。第２の方向に対して第１の溝部側壁３１ｇ１がなす角度θ３は、第２の方向に対して第１の開口部側壁３４ｃ１がなす角度θ１よりも小さい。第２の方向に対して第２の溝部側壁３１ｇ２がなす角度θ４は、第２の方向に対して第２の開口部側壁３４ｃ２がなす角度θ２よりも小さい。図２には、第２の方向に対して溝部側壁３１ｇ１，３１ｇ２がなす角度θ３、θ４がいずれも０°である例を示している。そのため、図２には記号θ３、θ４を付していない。第２の方向に対して溝部側壁３１ｇ１，３１ｇ２がなす角度は、０°に限らず、それぞれθ１，θ２よりも小さければよい。図３には、第２の方向に対して溝部側壁３１ｇ１，３１ｇ２がなす角度θ３、θ４が０°以外である例を示している。角度θ３、θ４が０°以外の場合、図３に示したように、溝部側壁３１ｇ１，３１ｇ２は、底部３１ｇ３に近づくに従って互いの距離が小さくなるように第２の方向に対して傾斜していてもよい。
【００６０】
図１に示したように、近接場光発生素子３２は、第１の方向（Ｘ方向）に長く、少なくとも一部が開口部３４ｃ内に収容されている。緩衝層３３は、溝部３１ｇ，２９ｇおよび開口部３４ｃ内において、導波路３１、誘電体層２９およびクラッド層３４と近接場光発生素子３２との間に介在している。なお、導波路３１の端面３１ｂが媒体対向面１２ａに配置されている場合には、溝部２９ｇが存在しないので、緩衝層３３は、溝部３１ｇおよび開口部３４ｃ内において、導波路３１およびクラッド層３４と近接場光発生素子３２との間に介在する。
【００６１】
近接場光発生素子３２は、以下で詳しく説明するような、ほぼ三角柱形状を有している。近接場光発生素子３２は、媒体対向面１２ａに配置された第１の端面３２ａと、その反対側の第２の端面３２ｂと、上面３２ｃと、第１および第２の側面３２ｄ，３２ｅとを有している。第１の側面３２ｄは、緩衝層３３を介して第１の開口部側壁３４ｃ１に対向している。第１の側面３２ｄは、第１の開口部側壁３４ｃ１と平行であるか、ほぼ平行である。第２の側面３２ｅは、緩衝層３３を介して第２の開口部側壁３４ｃ２に対向している。第２の側面３２ｅは、第２の開口部側壁３４ｃ２と平行であるか、ほぼ平行である。第１および第２の側面３２ｄ，３２ｅは、溝部３１ｇに近づくに従って互いの距離が小さくなっている。
【００６２】
近接場光発生素子３２は、更に、第１および第２の側面３２ｄ，３２ｅを接続し、緩衝層３３を介して溝部３１ｇに対向するエッジ部３２ｆと、媒体対向面１２ａに配置され、近接場光を発生する近接場光発生部３２ｇとを有している。近接場光発生部３２ｇは、媒体対向面１２ａに配置されたエッジ部３２ｆの一端に位置している。ここで、第１の側面３２ｄと第２の側面３２ｅがなす角度を先端角度と呼び、図２および図３に示したように記号θで表す。エッジ部３２ｆは、第１および第２の側面３２ｄ，３２ｅの下端同士を接続する円筒面形状を有している。ここで、エッジ部３２ｆの曲率半径を先端半径と呼び、図２および図３に示したように記号Ｒで表す。近接場光発生部３２ｇは、具体的には、端面３２ａにおけるエッジ部３２ｆの端部およびその近傍の部分である。先端角度θは、例えば８０°〜１２０°の範囲内である。先端半径Ｒは、例えば０〜５０ｎｍの範囲内である。
【００６３】
先端半径Ｒは、例えば、以下のようにして求めることができる。まず、集束イオンビーム（ＦＩＢ）装置に付随する走査イオン顕微鏡（ＳＩＭ）を用いて、近接場光発生素子３２の第１の端面３２ａの画像を得る。次に、この画像上で、図２および図３において破線で示したような、エッジ部３２ｆおよび側面３２ｄ，３２ｅに内接する適当な大きさの円を描く。次に、その円の半径を求め、これを先端半径Ｒとする。
【００６４】
近接場光発生素子３２のトラック幅方向（Ｙ方向）の最大の幅ＷＮＦと、近接場光発生素子３２の厚み（Ｚ方向の寸法）ＴＮＦは、いずれも、レーザ光３５の波長よりも十分に小さい。ＷＮＦは、例えば１００〜３００ｎｍの範囲内である。ＴＮＦは、例えば６０〜１５０ｎｍの範囲内である。近接場光発生素子３２のＸ方向の長さＨＮＦは、例えば０．５〜３μｍの範囲内である。
【００６５】
近接場光発生素子３２の近傍における導波路３１のトラック幅方向（Ｙ方向）の幅ＷＷＧは、例えば０．３〜１μｍの範囲内である。近接場光発生素子３２の近傍における導波路３１の厚み（Ｚ方向の寸法）ＴＷＧは、例えば０．１〜１μｍの範囲内である。
【００６６】
図２および図３に示したように、溝部３１ｇの深さ（Ｚ方向の寸法）を記号ＥｍＨで表し、溝部３１ｇの開口のトラック幅方向（Ｙ方向）の幅を記号ＥｍＷで表し、溝部３１ｇの底部３１ｇ３と近接場光発生素子３２のエッジ部３２ｆとの距離を記号ＢＴで表す。深さＥｍＨは、例えば２０〜２００ｎｍの範囲内である。幅ＥｍＷは、例えば１００〜３００ｎｍの範囲内である。距離ＢＴは、例えば２０〜１００ｎｍの範囲内である。ＢＴは、ＥｍＨより小さくてもよいし、ＥｍＨと等しくてもよいし、ＥｍＨより大きくてもよい。ＢＴがＥｍＨより小さい場合には、近接場光発生素子３２の一部は、緩衝層３３を介して溝部３１ｇ内に収容される。また、近接場光発生素子３２の第１の側面３２ｄと第１の開口部側壁３４ｃ１とが対向する部分および近接場光発生素子３２の第２の側面３２ｅと第２の開口部側壁３４ｃ２とが対向する部分における緩衝層３３の厚みを記号ＡＴで表す。ＡＴは、ＢＴよりも小さく、例えば１０〜９０ｎｍの範囲内である。
【００６７】
近接場光発生素子３２は、金属等の導電材料によって形成されている。近接場光発生素子３２は、例えば、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｒｕ、Ａｕ、Ａｇ、ＣｕおよびＡｌからなるグループから選択された１つによって、またはこれらのうちの複数の元素からなる合金によって形成されていてもよい。
【００６８】
導波路３１は、レーザ光３５を通過させる誘電体材料によって形成されている。誘電体層２７，２９、緩衝層３３およびクラッド層３４は、いずれも、誘電体材料によって形成され、且つ導波路３１の屈折率よりも小さい屈折率を有している。従って、導波路３１は、入射端３１ａを除いて、導波路３１の屈性率よりも小さい屈折率を有する誘電体材料によって覆われている。誘電体層２７，２９、緩衝層３３およびクラッド層３４の各材料は、同じであってもよいし、異なっていてもよい。
【００６９】
例えば、レーザ光３５の波長が６００ｎｍであって、導波路３１がＡｌ２Ｏ３（屈折率ｎ＝１.６３）によって形成されている場合には、誘電体層２７，２９、緩衝層３３およびクラッド層３４は、ＳｉＯ２（屈折率ｎ＝１.４６）によって形成されていてもよい。また、導波路３１がＴａ２Ｏ５（ｎ＝２.１６）等の酸化タンタルによって形成されている場合には、誘電体層２７，２９、緩衝層３３およびクラッド層３４は、ＳｉＯ２（ｎ＝１.４６）またはＡｌ２Ｏ３（ｎ＝１.６３）によって形成されていてもよい。
【００７０】
図７に示したように、近接場光発生素子３２のエッジ部３２ｆは、緩衝層３３を介して導波路３１の溝部３１ｇと対向する結合部３２ｆ１を含んでいる。結合部３２ｆ１では、導波路３１と緩衝層３３との界面において発生するエバネッセント光と結合することによって表面プラズモンが励起される。なお、近接場光発生素子３２では、結合部３２ｆ１だけではなく、近接場光発生素子３２の外面のうちの結合部３２ｆ１の近傍の部分においても、表面プラズモンが励起されてもよい。ここで、結合部３２ｆ１の長さをＢＬとする。近接場光発生素子３２の外面のうちの少なくとも結合部３２ｆ１に励起された表面プラズモンは、エッジ部３２ｆに沿って近接場光発生部３２ｇに伝播され、この表面プラズモンに基づいて近接場光発生部３２ｇより近接場光が発生される。
【００７１】
ＢＴとＢＬは、表面プラズモンの適切な励起、伝播を実現するための重要なパラメータである。ＢＴは、前記した範囲内すなわち２０〜１００ｎｍの範囲内であることが好ましい。ＢＬは、０．５〜３μｍの範囲内であることが好ましい。
【００７２】
導波路３１の端面３１ｂと媒体対向面１２ａとの間の距離ＤＢＦは、例えば０〜２．０μｍの範囲内である。
【００７３】
次に、図７を参照して、近接場光発生装置１５による近接場光発生の原理と、近接場光を用いた熱アシスト磁気記録の原理について説明する。レーザダイオード６０より出射されたレーザ光３５は、導波路３１を伝播して、緩衝層３３の近傍に達する。ここで、導波路３１と緩衝層３３との界面において、レーザ光が全反射することによって、緩衝層３３内にしみ出すエバネッセント光が発生する。次に、このエバネッセント光と、近接場光発生素子３２の外面のうちの少なくとも結合部３２ｆ１における電荷のゆらぎとが結合する形で表面プラズモンモードが誘起され、近接場光発生素子３２の外面のうちの少なくとも結合部３２ｆ１に表面プラズモンが励起される。なお、正確には、この系においては素励起である表面プラズモンが電磁波と結合することになるので、励起されるのは表面プラズモン・ポラリトンである。しかし、以下では、ポラリトンを省略して、表面プラズモン・ポラリトンを表面プラズモンと呼ぶ。
【００７４】
近接場光発生素子３２の外面のうちの少なくとも結合部３２ｆ１に励起された表面プラズモン３６は、エッジ部３２ｆに沿って近接場光発生部３２ｇに伝播される。その結果、近接場光発生部３２ｇにおいて表面プラズモン３６が集中し、この表面プラズモン３６に基づいて、近接場光発生部３２ｇから近接場光３７が発生する。この近接場光３７は、磁気ディスク２０１に向けて照射され、磁気ディスク２０１の表面に達し、磁気ディスク２０１の磁気記録層の一部を加熱する。これにより、その磁気記録層の一部の保磁力が低下する。熱アシスト磁気記録では、このようにして保磁力が低下した磁気記録層の一部に対して、磁極４２より発生される記録磁界を印加することによってデータの記録が行われる。
【００７５】
本実施の形態に係る近接場光発生装置１５によれば、プラズモン・アンテナにレーザ光を直接照射して、プラズモン・アンテナより近接場光を発生させる場合に比べて、高い光利用効率で、導波路３１を伝播するレーザ光を近接場光に変換することが可能になる。これにより、本実施の形態によれば、熱アシスト磁気記録ヘッドにおいて、レーザ光のエネルギーが熱エネルギーに変換されることによって媒体対向面１２ａの一部が突出することを抑制することができる。
【００７６】
次に、図４ないし図６を参照して、磁極４２の構成の一例について説明する。この例では、磁極４２は、第１層４２Ａ、第２層４２Ｂおよび第３層４２Ｃを有している。図５に示したように、第１層４２Ａは、媒体対向面１２ａにおいて、近接場光発生素子３２の第１の端面３２ａに対してＺ方向の前方（トレーリング端側）に配置された端面を有している。この第１層４２Ａの端面と第１の端面３２ａとの間隔は、２０〜５０ｎｍの範囲内であることが好ましい。第２層４２Ｂは、第１層４２Ａの上に配置されて、第１層４２Ａの上面に接している。第２層４２Ｂは、媒体対向面１２ａにより近い端面を有し、この端面は媒体対向面１２ａから離れた位置に配置されている。第３層４２Ｃは、第２層４２Ｂの上に配置されて、第２層４２Ｂの上面に接している。第３層４２Ｃは、媒体対向面１２ａにより近い端面を有し、この端面は媒体対向面１２ａから離れた位置に配置されている。第３層４２Ｃの端面と媒体対向面１２ａとの間の距離は、第２層４２Ｂの端面と媒体対向面１２ａとの間の距離よりも大きい。
【００７７】
次に、図６および図１１を参照して、記録シールド４３の構成の一例について説明する。この例では、記録シールド４３は、第１層４３Ａと第２層４３Ｂとを有している。図６に示したように、第１層４３Ａは、ギャップ層４４によって磁極４２から隔てられて、磁極４２の第２層４２Ｂおよび第３層４２Ｃの各端面と媒体対向面１２ａとの間に配置されている。図１１に示したように、第２層４３Ｂは、第１層４３Ａ、絶縁層４７および磁極４２の第３層４２Ｃの上に配置され、媒体対向面１２ａの近傍において第１層４３Ａの上面に接し、媒体対向面１２ａから離れた位置で第３層４２Ｃの上面に接している。
【００７８】
なお、磁極４２および記録シールド４３の構成は、上述した構成に限定されない。例えば、磁極４２は、１つまたは２つの層によって構成されていてもよい。また、記録シールド４３は、１つ、または３つ以上の層によって構成されていてもよい。
【００７９】
次に、図１２を参照して、図８における制御回路２３０の回路構成と、熱アシスト磁気記録ヘッド１の動作について説明する。制御回路２３０は、制御ＬＳＩ（大規模集積回路）１００と、制御ＬＳＩ１００に接続されたＲＯＭ（リード・オンリ・メモリ）１０１と、制御ＬＳＩ１００に接続されたライトゲート１１１と、ライトゲート１１１とコイル４１とに接続されたライト回路１１２とを備えている。
【００８０】
制御回路２３０は、更に、ＭＲ素子２２と制御ＬＳＩ１００とに接続された定電流回路１２１と、ＭＲ素子２２に接続された増幅器１２２と、この増幅器１２２の出力端と制御ＬＳＩ１００とに接続された復調回路１２３とを備えている。
【００８１】
制御回路２３０は、更に、レーザダイオード６０と制御ＬＳＩ１００とに接続されたレーザ制御回路１３１と、制御ＬＳＩ１００に接続された温度検出器１３２とを備えている。
【００８２】
制御ＬＳＩ１００は、ライトゲート１１１に、記録データを供給すると共に記録制御信号を与える。また、制御ＬＳＩ１００は、定電流回路１２１と復調回路１２３に再生制御信号を与えると共に、復調回路１２３から出力される再生データを受け取る。また、制御ＬＳＩ１００は、レーザ制御回路１３１に、レーザＯＮ／ＯＦＦ信号と動作電流制御信号とを与える。温度検出器１３２は、磁気ディスク２０１の磁気記録層の温度を検出し、この温度の情報は制御ＬＳＩ１００に与えられる。ＲＯＭ１０１は、レーザダイオード６０に供給する動作電流の値を制御するため制御テーブル等を格納している。
【００８３】
記録動作時には、制御ＬＳＩ１００は、ライトゲート１１１に記録データを供給する。ライトゲート１１１は、記録制御信号が記録動作を指示するときのみ、記録データをライト回路１１２へ供給する。ライト回路１１２は、この記録データに従ってコイル４１に記録電流を流す。これにより、磁極４２より記録磁界が発生され、この記録磁界によって、磁気ディスク２０１の磁気記録層にデータが記録される。
【００８４】
再生動作時には、定電流回路１２１は、再生制御信号が再生動作を指示するときのみ、ＭＲ素子２２に一定のセンス電流を供給する。ＭＲ素子２２の出力電圧は、増幅器１２２によって増幅され、復調回路１２３に入力される。再生制御信号が再生動作を指示するとき、復調回路１２３は、増幅器１２２の出力を復調して再生データを生成し、制御ＬＳＩ１００に与える。
【００８５】
レーザ制御回路１３１は、レーザＯＮ／ＯＦＦ信号に基づいてレーザダイオード６０に対する動作電流の供給を制御すると共に、動作電流制御信号に基づいてレーザダイオード６０に供給される動作電流の値を制御する。レーザＯＮ／ＯＦＦ信号がオン動作を指示する場合、レーザ制御回路１３１の制御により、発振しきい値以上の動作電流がレーザダイオード６０に供給される。これにより、レーザダイオード６０よりレーザ光が出射され、このレーザ光が導波路３１を伝播する。そして、前述の近接場光発生の原理により、近接場光発生素子３２の近接場光発生部３２ｇから近接場光３７が発生し、この近接場光３７によって、磁気ディスク２０１の磁気記録層の一部が加熱されて、その一部の保磁力が低下する。記録時には、この保磁力が低下した磁気記録層の一部に対して、磁極４２より発生される記録磁界を印加することによってデータの記録が行われる。
【００８６】
制御ＬＳＩ１００は、温度検出器１３２によって測定された磁気ディスク２０１の磁気記録層の温度等に基づいて、ＲＯＭ１０１内に格納された制御テーブルを参照して、レーザダイオード６０の動作電流の値を決定し、その値の動作電流がレーザダイオード６０に供給されるように動作電流制御信号によってレーザ制御回路１３１を制御する。制御テーブルは、例えば、レーザダイオード６０の発振しきい値および光出力−動作電流特性の温度依存性を表すデータを含んでいる。制御テーブルは、更に、動作電流値と、近接場光３７によって加熱された磁気記録層の温度上昇分との関係を表すデータや、磁気記録層の保磁力の温度依存性を表すデータも含んでいてもよい。
【００８７】
図１２に示したように、制御回路２３０が、記録／再生動作の制御信号系とは独立して、レーザダイオード６０を制御するための信号系すなわちレーザＯＮ／ＯＦＦ信号および動作電流制御信号の信号系を有することによって、単純に記録動作に連動したレーザダイオード６０への通電のみならず、より多様なレーザダイオード６０への通電のモードを実現することができる。なお、制御回路２３０の回路構成は、図１２に示したものに限定されるものではない。
【００８８】
次に、本実施の形態に係る近接場光発生装置１５の製造方法について説明する。本実施の形態に係る近接場光発生装置１５の製造方法は、導波路３１およびクラッド層３４を形成する工程と、導波路３１、クラッド層３４および緩衝層３３によって近接場光発生素子３２の形成用のフレームが形成されるように、導波路３１の溝部３１ｇおよびクラッド層３４の開口部３４ｃ内に緩衝層３３を形成する工程と、フレーム内に近接場光発生素子３２を形成する工程とを備えている。以下、図１３ないし図１７を参照して、本実施の形態に係る近接場光発生装置１５の製造方法について詳しく説明する。図１３ないし図１７は、それぞれ、近接場光発生装置１５の製造過程における作製される積層体の一部の断面を表している。
【００８９】
図１３は、近接場光発生装置１５の製造過程における一工程を示す。この工程では、まず、図示しない誘電体層２７の上に、後に溝部３１ｇが形成されることによって導波路３１となる予備導波路３１Ｐと、誘電体層２９（図示せず）を形成する。次に、予備導波路３１Ｐおよび誘電体層２９の上に、開口部３４ｃを有するクラッド層３４を形成する。クラッド層３４は、例えば、クラッド層３４となる誘電体層を形成した後、この誘電体層に、反応性イオンエッチング（以下、ＲＩＥと記す。）を用いたテーパーエッチングによって開口部３４ｃを形成することによって形成することができる。
【００９０】
図１４は、次の工程を示す。この工程では、開口部３４ｃを有するクラッド層３４をエッチングマスクとして予備導波路３１Ｐをエッチングして、予備導波路３１Ｐに溝部３１ｇを形成する。これにより、導波路３１が完成する。なお、導波路３１の端面３１ｂと媒体対向面１２ａとの間に誘電体層２９の一部が介在する場合には、予備導波路３１Ｐに溝部３１ｇを形成する際に同時に、誘電体層２９の溝部２９ｇが形成される。ここまでの工程が、導波路３１およびクラッド層３４を形成する工程である。
【００９１】
クラッド層３４をエッチングマスクとした予備導波路３１Ｐのエッチングは、エッチング選択比、すなわち予備導波路３１Ｐのエッチング速度をクラッド層３４のエッチング速度で割った値が１より大きい条件で行うことが好ましい。この条件で予備導波路３１Ｐをエッチングすることにより、図２および図３に示したように、第２の方向（Ｚ方向）に対して第１の溝部側壁３１ｇ１がなす角度が、第２の方向に対して第１の開口部側壁３４ｃ１がなす角度θ１よりも小さく、第２の方向に対して第２の溝部側壁３１ｇ２がなす角度が、第２の方向に対して第２の開口部側壁３４ｃ２がなす角度θ２よりも小さくなるように、溝部３１ｇを形成することができる。例えば、導波路３１の材料（予備導波路３１Ｐの材料）が酸化タンタルであり、クラッド層３４の材料がＡｌ２Ｏ３である場合には、ＣＦ４をエッチングガスとして用いたＲＩＥによって予備導波路３１Ｐのエッチングを行うことにより、上述のように溝部３１ｇを形成することができる。この場合のエッチング選択比は約１０である。
【００９２】
予備導波路３１Ｐに溝部３１ｇを形成する際に同時に、誘電体層２９の溝部２９ｇを形成する場合には、クラッド層３４と予備導波路３１Ｐにおけるエッチング選択比が１より大きいと共に、クラッド層３４と誘電体層２９におけるエッチング選択比が１より大きい条件で、予備導波路３１Ｐおよび誘電体層２９のエッチングを行うことが好ましい。この条件は、例えば、導波路３１の材料（予備導波路３１Ｐの材料）が酸化タンタルであり、クラッド層３４の材料がＡｌ２Ｏ３であり、誘電体層２９の材料がＳｉＯ２であり、ＣＦ４をエッチングガスとして用いたＲＩＥによって予備導波路３１Ｐおよび誘電体層２９のエッチングを行う場合に満される。
【００９３】
図１５は、次の工程を示す。この工程では、溝部３１ｇ、溝部２９ｇ（存在する場合に限る）および開口部３４ｃ内に緩衝層３３を形成する。緩衝層３３の形成方法としては、ステップカバレージのよい形成方法を用いることが好ましい。このような形成方法としては、例えば原子層堆積法（ＡＬＤ）を用いることができる。緩衝層３３を形成することにより、導波路３１、誘電体層２９（溝部２９ｇが存在する場合に限る）、クラッド層３４および緩衝層３３によって近接場光発生素子３２の形成用のフレームが形成される。
【００９４】
図１６は、次の工程を示す。この工程では、例えばスパッタ法によって、図１５に示した工程で形成されたフレーム内に近接場光発生素子３２を形成する。次に、例えば化学機械研磨（ＣＭＰ）によって、クラッド層３４、緩衝層３３および近接場光発生素子３２の上面を平坦化する。
【００９５】
以上説明した近接場光発生装置１５の製造方法によれば、所望の先端角度θと小さな先端半径Ｒを有する近接場光発生素子３２を形成することが可能になる。以下、その理由について詳しく説明する。まず、図１７を参照して、図１５に示した工程における緩衝層３３の成長の過程について説明する。緩衝層３３の形成前において、溝部３１ｇと開口部３４ｃによって形成される凹部の媒体対向面１２ａに平行な断面の形状は、頂点が下を向いた二等辺三角形の頂点近傍がより凹んだ形状である。このような形状の凹部内に緩衝層３３を形成する際には、図１７において矢印で示したように緩衝層３３が成長する。この緩衝層３３の成長過程において、溝部３１ｇ内では、底部３１ｇ３、第１および第２の溝部側壁３１ｇ１，３１ｇ２の各々から成長した膜が結合するため、開口部３４ｃの壁面上に比べて、緩衝層３３の成長が速い。そのため、適当な厚みの緩衝層３３を形成することにより、緩衝層３３の上面によって形成される凹部の媒体対向面１２ａに平行な断面の形状は、頂点近傍が先鋭化された理想的な二等辺三角形に近いものとなる。従って、この緩衝層３３の上に近接場光発生素子３２を形成することによって、所望の先端角度θと小さな先端半径Ｒを有する近接場光発生素子３２を形成することが可能になる。
【００９６】
ここで、図１８ないし図２０を参照して、比較例の近接場光発生装置およびその製造方法について説明する。図１８ないし図２０は、それぞれ、比較例の近接場光発生装置の製造過程における作製される積層体の一部の断面を表している。
【００９７】
比較例の製造方法では、まず、図１８に示したように、導波路３３１の上に、本実施の形態における開口部３４ｃと同様の形状の開口部３３４ｃを有するクラッド層３３４を形成する。比較例における導波路３３１は、溝部を有していない。次に、図１９に示したように、開口部３３４ｃ内に緩衝層３３３を形成することによって、クラッド層３３４および緩衝層３３３によって近接場光発生素子形成用のフレームを形成する。次に、図２０に示したように、フレーム内に近接場光発生素子３３２を形成する。次に、クラッド層３３４、緩衝層３３３および近接場光発生素子３３２の上面を平坦化する。
【００９８】
比較例の製造方法では、導波路３３１が溝部を有していないことから、図１７を参照して説明した作用は得られず、緩衝層３３３の上面によって形成される凹部の媒体対向面に平行な断面の形状は、二等辺三角形における頂点近傍が曲率半径の大きな円弧形状となるように丸められた形状となる。従って、この緩衝層３３３の上に形成された近接場光発生素子３３２では、本実施の形態における近接場光発生素子３２に比べて、エッジ部の先端半径が大きくなる。
【００９９】
次に、近接場光発生素子３２の先端角度θと近接場光発生装置１５における光利用効率との関係を調べた第１のシミュレーションについて説明する。ここで、光利用効率は、ＩＯＵＴ／ＩＩＮを百分率で表したものと定義する。ＩＩＮは、導波路３１に入射するレーザ光の強度である。ＩＯＵＴは、近接場光発生素子３２の近接場光発生部３２ｇから発生する近接場光の強度である。
【０１００】
以下、図２１および図２２を参照して、第１のシミュレーションの条件について説明する。図２１は、第１のシミュレーションで使用した近接場光発生装置１５のモデルを示す側面図である。図２２は、図２１に示した近接場光発生装置１５のモデルの正面図である。このモデルでは、近接場光発生素子３２の媒体対向面１２ａに垂直な方向（Ｘ方向）の長さを３μｍとし、近接場光発生素子３２のトラック幅方向（Ｙ方向）の最大の幅ＷＮＦを２３０ｎｍとし、近接場光発生素子３２の厚み（Ｚ方向の寸法）ＴＮＦを８０ｎｍとした。また、導波路３１のＹ方向の幅を８００ｎｍとし、導波路３１の厚み（Ｚ方向の寸法）を４００ｎｍとした。また、近接場光発生素子３２のエッジ部３２ｆのうち緩衝層３３を介して導波路３１と対向する部分の媒体対向面１２ａに垂直な方向（Ｘ方向）の長さを２．１μｍとし、エッジ部３２ｆと導波路３１との距離を５０ｎｍとした。なお、このモデルでは、導波路３１は溝部３１ｇを有していない。また、導波路３１の材料は酸化タンタルとし、近接場光発生素子３２の材料はＡｇとし、緩衝層３３およびクラッド層３４の材料はＡｌ2Ｏ3とした。また、導波路３１を伝播するレーザ光の波長は６５０ｎｍとした。
【０１０１】
第１のシミュレーションでは、先端半径Ｒを１０ｎｍに固定して、先端角度θが７０°、９０°、１１０°、１３０°、１５０°のそれぞれの場合について、光利用効率を求めた。このシミュレーションで得られた先端角度θと光利用効率との関係を、下記の表１と図２３に示す。
【０１０２】
【表１】
【０１０３】
表１と図２３に示した第１のシミュレーションの結果から、第１のシミュレーションの上記の条件においては、先端角度θが１１０°の場合に最も光利用効率が高いことが分かった。なお、先端角度θによって光利用効率が変化するのは、先端角度θによって、近接場光発生素子３２に励起される表面プラズモンの波数が変化するためである。先端角度θが１１０°のように、ある程度大きい場合には、本実施の形態に係る近接場光発生装置１５の製造方法によらなければ、先端半径Ｒの小さなエッジ部３２ｆを形成することが困難である。
【０１０４】
次に、導波路３１の溝部３１ｇの形状および緩衝層３３の厚みＡＴと、先端半径Ｒとの関係を調べた第２のシミュレーションについて説明する。図２４は、第２のシミュレーションで使用した近接場光発生素子形成用のフレームのモデルの形状を示す説明図である。第２のシミュレーションでは、先端角度θを１１０°に固定して、溝部３１ｇの深さＥｍＨと、溝部３１ｇの開口の幅ＥｍＷと、緩衝層３３の厚みＡＴの各値の組み合わせが異なる６つのモデルについて、先端半径Ｒを求めた。その結果を、下記の表２に示す。なお、モデル１は、溝部３１ｇのないモデルである。このモデル１におけるＥｍＷは、クラッド層３４の開口部３４ｃの底部における幅を表している。モデル１を用いた近接場光発生装置の製造方法は、図１８ないし図２０に示した比較例の近接場光発生装置の製造方法に対応する。
【０１０５】
【表２】
【０１０６】
表２に示した第２のシミュレーションの結果から、本実施の形態に係る近接場光発生装置によれば、図１８ないし図２０に示した比較例の近接場光発生装置の製造方法に比べて、先端半径Ｒを小さくすることができることが分かる。また、第２のシミュレーションの結果から、溝部３１ｇの形状と緩衝層３３の厚みＡＴを変えることによって、先端半径Ｒを変えることができることが分かる。なお、第２のシミュレーションでは、表２に示した全てのモデルについて、近接場光発生素子３２に表面プラズモンが励起されることを確認した。
【０１０７】
次に、近接場光発生素子３２の先端半径Ｒと近接場光発生素子３２の近接場光発生部３２ｇから発生する近接場光のスポット径との関係を調べた第３のシミュレーションについて説明する。第３のシミュレーションでは、近接場光発生素子３２の材料をＡｇとし、先端角度θを１１０°に固定して、先端半径Ｒが５０ｎｍ、１０ｎｍ、２０ｎｍ、３０ｎｍのそれぞれの場合について、近接場光発生部３２ｇから発生する近接場光の媒体対向面１２ａにおけるスポット径を求めた。スポット径は、近接場光の強度分布における半値全幅とした。第３のシミュレーションの結果を、下記の表３に示す。
【０１０８】
【表３】
【０１０９】
表３に示されるように、先端半径Ｒが小さくなるほど、スポット径が小さくなることが分かる。表３における先端半径Ｒの５０ｎｍという値は、第２のシミュレーションにおける溝部３１ｇのないモデル１を用いて形成した近接場光発生素子の先端半径の値である。先端半径Ｒが５０ｎｍの場合におけるスポット径の１２３ｎｍという値は、大きすぎて、高記録密度化には適していない。表３における先端半径Ｒの１０ｎｍ、２０ｎｍ、３０ｎｍの各値は、表２に示されるように、第２のシミュレーションにおける溝部３１ｇのあるモデル２ないし６を用いて実現される値である。先端半径Ｒが１０ｎｍ、２０ｎｍ、３０ｎｍのそれぞれの場合におけるスポット径は、先端半径Ｒが５０ｎｍの場合のスポット径に比べて十分小さく、高記録密度化に適している。
【０１１０】
以上の第１ないし第３のシミュレーションから分かるように、本実施の形態によれば、光利用効率が高くなる所望の先端角度θ（例えば１１０°）と小さな先端半径Ｒを有する近接場光発生素子３２を実現することが可能になる。その結果、本実施の形態によれば、導波路３１を伝播する光の利用効率を高め、且つ近接場光のスポット径を小さくすることが可能になる。これにより、本実施の形態によれば、高記録密度化に適した熱アシスト磁気記録ヘッドを実現することが可能になる。
【０１１１】
次に、溝部３１ｇの深さＥｍＨ、溝部３１ｇの開口の幅ＥｍＷおよび溝部３１ｇの底部３１ｇ３とエッジ部３２ｆとの距離ＢＴと、光利用効率との関係を調べた第４のシミュレーションについて説明する。まず、図２５および図２６を参照して、第４のシミュレーションの条件について説明する。図２５は、第４のシミュレーションで使用した近接場光発生装置１５のモデルを示す側面図である。図２６は、図２５に示した近接場光発生装置１５のモデルの正面図である。このモデルでは、近接場光発生素子３２の媒体対向面１２ａに垂直な方向（Ｘ方向）の長さを２．１μｍとし、近接場光発生素子３２のトラック幅方向（Ｙ方向）の最大の幅ＷＮＦを２３０ｎｍとし、近接場光発生素子３２の厚み（Ｚ方向の寸法）ＴＮＦを８０ｎｍとした。また、導波路３１のＹ方向の幅を８００ｎｍとし、導波路３１の厚み（Ｚ方向の寸法）を４００ｎｍとした。このモデルでは、導波路３１の端面３１ｂは媒体対向面１２ａに配置されている。そのため、結合部３２ｆ１の長さＢＬは、近接場光発生素子３２の媒体対向面１２ａに垂直な方向（Ｘ方向）の長さと等しく、２．１μｍである。また、導波路３１の材料は酸化タンタルとし、近接場光発生素子３２の材料はＡｇとし、緩衝層３３およびクラッド層３４の材料はＡｌ2Ｏ3とした。また、導波路３１を伝播するレーザ光の波長は６５０ｎｍとした。
【０１１２】
また、第４のシミュレーションでは、近接場光発生素子３２の媒体対向面１２ａに平行な断面の形状を二等辺三角形とし、先端角度θを１１０°に固定して、ＥｍＨとＥｍＷとＢＴの各値の組み合わせが異なる複数の９つのモデルについて、光利用効率（％）を求めた。その結果を、下記の表４に示す。なお、ＥｍＨ＝０ｎｍ且つＥｍＷ＝０ｎｍの３つのモデルは、溝部３１ｇのないモデルである。このモデルにおけるＢＴは、エッジ部３２ｆと導波路３１の上面３１ｃとの距離を表している。
【０１１３】
【表４】
【０１１４】
表４に示されるように、溝部３１ｇがない場合（ＥｍＨ＝０ｎｍ且つＥｍＷ＝０ｎｍ）には、光利用効率は、ＢＴが５０ｎｍのときに最も高く、ＢＴが２５ｎｍのときと７５ｎｍのときには急激に減少している。これは、溝部３１ｇがない場合には、光利用効率の安定化のためには、ＢＴの制御が重要であることを意味している。
【０１１５】
一方、溝部３１ｇがある場合には、ＥｍＨ＝５０ｎｍ、ＥｍＷ＝１００ｎｍ且つＢＴ＝５０ｎｍのときに光利用効率が最も高くなっているが、ＥｍＨ＝５０ｎｍ、ＥｍＷ＝１００ｎｍ且つＢＴ＝７５ｎｍのときでも光利用効率は十分高い値になっている。
【０１１６】
このように、溝部３１ｇがない場合には、光利用効率が最大となるときの条件と比較してＢＴが大きくなると光利用効率が急減に減少するのに対し、溝部３１ｇがある場合には、光利用効率が最大となるときの条件と比較してＢＴが大きくなっても光利用効率の急減な減少は生じない。溝部３１ｇの有無によって、このような違いが生じる原因は、以下のように考えられる。
【０１１７】
溝部３１ｇがない場合には、導波路３１の上面３１ｃのうち、近接場光発生素子３２の外面（エッジ部３２ｆ）と近接した位置にあって近接場光発生素子３２における表面プラズモンの励起に寄与する部分が非常に狭い。この場合、ＢＴの変化は、近接場光発生素子３２の外面と導波路３１の上面３１ｃにおける互いに近接する部分同士の距離の変化に直結する。そのため、溝部３１ｇがない場合には、ＢＴの変化に対して光利用効率が敏感に変化すると考えられる。
【０１１８】
これに対し、溝部３１ｇがある場合には、近接場光発生素子３２の外面のうち、エッジ部３２ｆとその近傍の比較的広い部分と、導波路３１の外面のうち、溝部３１ｇとその近傍の上面３１ｃの一部とを含む比較的広い部分とが互いに近接し、これらの部分が近接場光発生素子３２における表面プラズモンの励起に寄与すると考えられる。そして、ＢＴが変化しても、特に導波路３１の外面のうち溝部３１ｇの開口の近傍の部分と近接場光発生素子３２の外面との距離の変化量は、ＢＴの変化量に比べて小さい。そのため、溝部３１ｇがある場合には、ＢＴの変化に対して光利用効率の変化は緩やかになると考えられる。
【０１１９】
このように、本実施の形態に係る近接場光発生装置１５によれば、溝部３１ｇがない場合に比べて、高い光利用効率が得られるＢＴの範囲が広くなる。これにより、本実施の形態によれば、緩衝層３３の厚みを大きくすることができるという利点と、緩衝層３３の厚みの変動の許容範囲が広くなるという利点が得られる。その結果、本実施の形態によれば、近接場光発生装置１５の製造が容易になる。
【０１２０】
以上説明したように、本実施の形態に係る近接場光発生装置１５によれば、高い光利用効率で、導波路３１を伝播するレーザ光を近接場光に変換することが可能になる。これにより、本実施の形態によれば、熱アシスト磁気記録ヘッドにおいて、レーザ光のエネルギーが熱エネルギーに変換されることによって媒体対向面１２ａの一部が突出することを抑制することができる。
【０１２１】
また、本実施の形態によれば、光利用効率が高くなる所望の先端角度θと小さな先端半径Ｒを有する近接場光発生素子３２を実現することが可能になる。その結果、本実施の形態によれば、導波路３１を伝播する光の利用効率を高め、且つ近接場光のスポット径を小さくすることが可能になる。これにより、本実施の形態によれば、高記録密度化に適した熱アシスト磁気記録ヘッドを実現することが可能になる。
【０１２２】
また、本実施の形態によれば、緩衝層３３の厚みを大きくすることができると共に、緩衝層３３の厚みの変動の許容範囲が広くなり、その結果、近接場光発生装置１５の製造が容易になる。
【０１２３】
また、本実施の形態に係る近接場光発生装置１５の製造方法において、導波路３１およびクラッド層３４を形成する工程は、後に溝部３１ｇが形成されることによって導波路３１となる予備導波路３１Ｐを形成する工程と、予備導波路３１Ｐの上にクラッド層３４を形成する工程と、クラッド層３４をエッチングマスクとして予備導波路３１Ｐをエッチングして、予備導波路３１Ｐに溝部３１ｇを形成することによって、導波路３１を完成させる工程とを含んでいる。これにより、本実施の形態によれば、溝部３１ｇと開口部３４ｃが正確に位置合わせされるので、近接場光発生素子３２を精度よく形成することが可能になる。
【０１２４】
なお、本発明は、上記実施の形態に限定されず、種々の変更が可能である。例えば、実施の形態では、媒体対向面１２ａにおいて、磁極４２の端面（第１層４２Ａの端面）が近接場光発生素子３２の端面３２ｂに対してＺ方向の前方（トレーリング端側）に配置されている。しかし、媒体対向面１２ａにおいて、磁極４２の端面は、近接場光発生素子３２の端面３２ｂに対してＺ方向の後方（リーディング端側）に配置されていてもよい。
【符号の説明】
【０１２５】
１５…近接場光発生装置、３１…導波路、３１ｇ…溝部、３２…近接場光発生素子、３２ｄ…第１の側面、３２ｅ…第２の側面、３２ｆ…エッジ部、３２ｇ…近接場光発生部、３３…緩衝層、３４…クラッド層、３４ｃ…開口部。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気記録媒体に近接場光を照射して磁気記録媒体の保磁力を低下させて情報の記録を行う熱アシスト磁気記録に用いられる近接場光発生装置およびその製造方法、ならびに、近接場光発生装置を有する熱アシスト磁気記録ヘッド、ヘッドジンバルアセンブリおよび磁気記録装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、磁気ディスク装置等の磁気記録装置では、高記録密度化に伴い、薄膜磁気ヘッドおよび磁気記録媒体の性能向上が要求されている。薄膜磁気ヘッドとしては、基板に対して、読み出し用の磁気抵抗効果素子（以下、ＭＲ（Magnetoresistive）素子とも記す。）を有する再生ヘッドと書き込み用の誘導型電磁変換素子を有する記録ヘッドとを積層した構造の複合型薄膜磁気ヘッドが広く用いられている。磁気ディスク装置において、薄膜磁気ヘッドは、磁気記録媒体の表面からわずかに浮上するスライダに設けられる。
【０００３】
磁気記録媒体は、磁性微粒子が集合した不連続媒体であり、各磁性微粒子は単磁区構造となっている。この磁気記録媒体において、１つの記録ビットは、複数の磁性微粒子によって構成される。記録密度を高めるためには、隣接する記録ビットの境界の凹凸を小さくしなければならない。そのためには、磁性微粒子を小さくしなくてはならない。しかし、磁性微粒子を小さくすると、磁性微粒子の体積の減少に伴って、磁性微粒子の磁化の熱安定性が低下するという問題が発生する。この問題を解消するには、磁性微粒子の異方性エネルギーを大きくすることが効果的である。しかし、磁性微粒子の異方性エネルギーを大きくすると、記録媒体の保磁力が大きくなって、既存の磁気ヘッドでは情報の記録が困難になるという問題が発生する。
【０００４】
上述のような問題を解決する方法として、いわゆる熱アシスト磁気記録という方法が提案されている。この方法では、保磁力の大きな記録媒体を使用し、情報の記録時には、記録媒体のうち情報が記録される部分に対して磁界と同時に熱も加えて、その部分の温度を上昇させ保磁力を低下させて情報の記録を行う。以下、熱アシスト磁気記録に用いられる磁気ヘッドを、熱アシスト磁気記録ヘッドと呼ぶ。
【０００５】
熱アシスト磁気記録では、磁気記録媒体に対して熱を加える方法としては、近接場光を用いる方法が一般的である。近接場光を発生させる方法としては、光によって励起されたプラズモンから近接場光を発生する金属片である近接場光プローブ、いわゆるプラズモン・アンテナを用いる方法が一般に知られている。特許文献１および特許文献２には、プラズモン・アンテナに光を直接照射してプラズモンを励起させる方法が記載されている。
【０００６】
ところが、光が直接照射されることによって近接場光を発生するプラズモン・アンテナでは、照射された光の近接場光への変換の効率が非常に低いことが知られている。プラズモン・アンテナに照射された光のエネルギーの大部分は、プラズモン・アンテナの表面で反射されたり、熱エネルギーに変換されてプラズモン・アンテナに吸収されたりする。プラズモン・アンテナのサイズは光の波長以下に設定されるため、プラズモン・アンテナの体積は小さい。そのため、プラズモン・アンテナにおいて、上記の熱エネルギーの吸収に伴う温度上昇は非常に大きくなる。
【０００７】
上述のような温度上昇により、プラズモン・アンテナは、体積の膨張を引き起こし、熱アシスト磁気記録ヘッドにおいて磁気記録媒体に対向する面である媒体対向面から突出する。すると、再生ヘッドにおける媒体対向面に位置する端部が磁気記録媒体から遠ざかってしまい、その結果、記録動作時にサーボ信号が読み取れなくなるという問題が発生する。
【０００８】
そこで、例えば特許文献３に記載されているように、導波路を伝播する光を、プラズモン・アンテナに直接照射するのではなく、近接場光発生素子に対して緩衝部を介して表面プラズモン・ポラリトンモードで結合させて、近接場光発生素子に表面プラズモンを励起させる技術が提案されている。近接場光発生素子は、媒体対向面に配置されて近接場光を発生させる先鋭部である近接場光発生部を有している。この技術では、導波路と緩衝部の界面において、導波路を伝播する光が全反射することによって、緩衝部にしみ出すエバネッセント光が発生し、このエバネッセント光と近接場光発生素子における電荷の集団振動すなわち表面プラズモンとが結合して、近接場光発生素子に表面プラズモンが励起される。近接場光発生素子において、励起した表面プラズモンは、近接場光発生部まで伝播し、近接場光発生部から近接場光が発生される。この技術によれば、近接場光発生素子には、導波路を伝播する光が直接照射されないので、近接場光発生素子の過度の温度上昇を防止することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００３−１１４１８４号公報
【特許文献２】特開２００１−２５５２５４号公報
【特許文献３】特開２００５−１１６１５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ここで、近接場光発生素子の形状と、近接場光発生素子、緩衝部および導波路の配置の一例について説明する。この例では、導波路の上面の上に緩衝部を介して近接場光発生素子が配置される。この近接場光発生素子は、緩衝部を介して導波路に対向するエッジ部を有している。典型的には、この近接場光発生素子における媒体対向面に平行な断面の形状は、頂点が下を向いた二等辺三角形である。近接場光発生素子のエッジ部の一端は媒体対向面に配置されている。この近接場光発生素子において、媒体対向面に配置されたエッジ部の一端およびその近傍の部分が近接場光発生部となる。この例では、近接場光発生素子のエッジ部に表面プラズモンが励起され、この表面プラズモンは、エッジ部に沿って近接場光発生部まで伝播し、この表面プラズモンに基づいて近接場光発生部より近接場光が発生される。この例によれば、近接場光発生素子のエッジ部に励起された表面プラズモンを、効率よく、近接場光発生部まで伝播させることができる。
【００１１】
上記の近接場光発生素子において、エッジ部は、理想的には、所定の角度をなす２つの側面が接することによって線状に形成される。しかし、実際に作製された近接場光発生素子では、エッジ部は、丸みを帯びるため、所定の角度をなす２つの側面を接続する円筒面形状になる。ここで、この円筒面形状のエッジ部の曲率半径を先端半径と呼ぶ。また、エッジ部を介して接続される２つの側面がなす角度を先端角度と呼ぶ。熱アシスト磁気記録ヘッドに用いられる近接場光発生素子では、上記の先端半径と先端角度は、以下で説明するように、熱アシスト磁気記録ヘッドの特性に影響を与える重要なパラメータである。
【００１２】
まず、先端半径について説明する。先端半径は、近接場光発生部より発生される近接場光のスポット径に影響を与えるパラメータである。磁気記録装置における記録密度をより大きくするためには、近接場光のスポット径はより小さい方が好ましい。近接場光のスポット径をより小さくするためには、先端半径がより小さいことが好ましい。
【００１３】
次に、先端角度について説明する。導波路を伝播する光の利用効率を高めるためには、近接場光発生素子に励起される表面プラズモンの強度を大きくすることが重要である。そのためには、エバネッセント光の波数と近接場光発生素子に励起される表面プラズモンの波数とを合わせる必要がある。近接場光発生素子に励起される表面プラズモンの波数は、近接場光発生素子の形状、特に近接場光発生素子のエッジ部の形状によって変化する。そのため、先端角度は、近接場光発生素子に励起される表面プラズモンの波数に影響を与えるパラメータである。一方、エバネッセント光の波数は、導波路を伝播する光の波長に依存する。導波路を伝播する光として、一般的なレーザ光を使用する場合には、そのレーザ光の波長に依存して決まるエバネッセント光の波数に、近接場光発生素子に励起される表面プラズモンの波数を合わせる必要がある。そのため、先端角度には好ましい範囲が存在する。
【００１４】
このように、緩衝部を介して導波路に対向するエッジ部を有する近接場光発生素子では、導波路を伝播する光の利用効率を高めるために、先端角度を好ましい範囲内の角度とし、近接場光のスポット径をより小さくするために、先端半径をより小さくすることが求められる。しかし、実際に近接場光発生素子を作製する上では、特に先端角度がある程度大きい場合に、先端半径を小さくすることが難しいという問題点がある。
【００１５】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、導波路に対向するエッジ部を有する近接場光発生素子を備えた近接場光発生装置であって、導波路を伝播する光の利用効率を高め、且つ近接場光のスポット径を小さくすることを可能にする近接場光発生装置およびその製造方法、ならびに、近接場光発生装置を有する熱アシスト磁気記録ヘッド、ヘッドジンバルアセンブリおよび磁気記録装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明の近接場光発生装置は、導波路と、クラッド層と、近接場光発生素子と、緩衝層とを備えている。導波路は、上面と、この上面で開口し、この上面に平行な第１の方向に長い溝部とを有し、光を伝播させる。クラッド層は、導波路の上面に接する下面と、その反対側の上面と、この上面から下面にかけて貫通して溝部に連続する開口部とを有している。近接場光発生素子は、第１の方向に長く、少なくとも一部が開口部内に収容されている。緩衝層は、溝部および開口部内において、導波路およびクラッド層と近接場光発生素子との間に介在する。クラッド層と緩衝層は、いずれも、導波路の屈折率よりも小さい屈折率を有している。開口部は、導波路の上面に近づくに従って互いの距離が小さくなる第１および第２の開口部側壁を有している。溝部は、第１の開口部側壁に連続する第１の溝部側壁と、第２の開口部側壁に連続する第２の溝部側壁とを有している。導波路の上面に垂直な第２の方向に対して第１の溝部側壁がなす角度は、第２の方向に対して第１の開口部側壁がなす角度よりも小さく、第２の方向に対して第２の溝部側壁がなす角度は、第２の方向に対して第２の開口部側壁がなす角度よりも小さい。近接場光発生素子は、緩衝層を介して第１および第２の開口部側壁に対向し、溝部に近づくに従って互いの距離が小さくなる第１および第２の側面と、この第１および第２の側面を接続し、緩衝層を介して溝部に対向するエッジ部と、エッジ部の一端に位置し、近接場光を発生する近接場光発生部とを有している。エッジ部において、導波路と緩衝層との界面において発生するエバネッセント光と結合することによって表面プラズモンが励起され、この表面プラズモンがエッジ部に沿って近接場光発生部に伝播され、この表面プラズモンに基づいて近接場光発生部より近接場光が発生される。
【００１７】
本発明の近接場光発生装置において、近接場光発生素子は、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｒｕ、Ａｕ、Ａｇ、ＣｕおよびＡｌからなるグループから選択された１つによって、またはこれらのうちの複数の元素からなる合金によって形成されていてもよい。
【００１８】
本発明の近接場光発生装置の製造方法は、導波路およびクラッド層を形成する工程と、導波路、クラッド層および緩衝層によって近接場光発生素子形成用のフレームが形成されるように、導波路の溝部およびクラッド層の開口部内に緩衝層を形成する工程と、フレーム内に近接場光発生素子を形成する工程とを備えている。
【００１９】
本発明の近接場光発生装置の製造方法において、導波路およびクラッド層を形成する工程は、後に溝部が形成されることによって導波路となる予備導波路を形成する工程と、予備導波路の上にクラッド層を形成する工程と、クラッド層をエッチングマスクとして予備導波路をエッチングして、予備導波路に溝部を形成することによって、導波路を完成させる工程とを含んでいてもよい。この場合、導波路を完成させる工程は、エッチング選択比が１より大きい条件で、予備導波路をエッチングしてもよい。
【００２０】
また、本発明の近接場光発生装置の製造方法において、緩衝層は原子層堆積法によって形成されてもよい。
【００２１】
本発明の熱アシスト磁気記録ヘッドは、磁気記録媒体に対向する媒体対向面と、媒体対向面に配置された端面を有し、情報を磁気記録媒体に記録するための記録磁界を発生する磁極と、本発明の近接場光発生装置とを備えている。近接場光発生部は、前記媒体対向面に配置されている。近接場光発生装置は、記録磁界によって磁気記録媒体に情報を記録する際に磁気記録媒体に照射される近接場光を発生する。
【００２２】
本発明の熱アシスト磁気記録ヘッドにおいて、近接場光発生素子は、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｒｕ、Ａｕ、Ａｇ、ＣｕおよびＡｌからなるグループから選択された１つによって、またはこれらのうちの複数の元素からなる合金によって形成されていてもよい。
【００２３】
本発明のヘッドジンバルアセンブリは、本発明の熱アシスト磁気記録ヘッドと、この熱アシスト磁気記録ヘッドを支持するサスペンションとを備えている。本発明の磁気記録装置は、磁気記録媒体と、本発明の熱アシスト磁気記録ヘッドと、この熱アシスト磁気記録ヘッドを支持すると共に磁気記録媒体に対して位置決めする位置決め装置とを備えている。
【発明の効果】
【００２４】
本発明の近接場光発生装置、熱アシスト磁気記録ヘッド、ヘッドジンバルアセンブリまたは磁気記録装置では、導波路は溝部を有し、クラッド層は溝部に連続する開口部を有している。導波路の上面に垂直な第２の方向に対して第１の溝部側壁がなす角度は、第２の方向に対して第１の開口部側壁がなす角度よりも小さく、第２の方向に対して第２の溝部側壁がなす角度は、第２の方向に対して第２の開口部側壁がなす角度よりも小さい。近接場光発生素子は、緩衝層を介して第１および第２の開口部側壁に対向し、溝部に近づくに従って互いの距離が小さくなる第１および第２の側面と、この第１および第２の側面を接続し、緩衝層を介して溝部に対向するエッジ部と、エッジ部の一端に位置し、近接場光を発生する近接場光発生部とを有している。このような構成により、本発明によれば、所望の先端角度と小さな先端半径を有するエッジ部を含む近接場光発生素子を実現することが可能になる。これにより、本発明によれば、導波路を伝播する光の利用効率を高め、且つ近接場光のスポット径を小さくすることが可能になるという効果を奏する。
【００２５】
また、本発明の近接場光発生装置の製造方法では、導波路、クラッド層および緩衝層によって近接場光発生素子形成用のフレームが形成されるように、導波路の溝部およびクラッド層の開口部内に緩衝層を形成し、その後、フレーム内に近接場光発生素子を形成する。このような製造方法によれば、所望の先端角度と小さな先端半径を有する近接場光発生素子を形成することが可能になる。これにより、本発明によれば、導波路を伝播する光の利用効率を高め、且つ近接場光のスポット径を小さくすることが可能になるという効果を奏する。
【００２６】
また、本発明の近接場光発生装置の製造方法において、導波路およびクラッド層を形成する工程は、後に溝部が形成されることによって導波路となる予備導波路を形成する工程と、予備導波路の上にクラッド層を形成する工程と、クラッド層をエッチングマスクとして予備導波路をエッチングして、予備導波路に溝部を形成することによって、導波路を完成させる工程とを含んでいてもよい。この場合には、溝部と開口部が正確に位置合わせされるので、近接場光発生素子を精度よく形成することが可能になるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の一実施の形態に係る近接場光発生装置を示す斜視図である。
【図２】本発明の一実施の形態に係る近接場光発生装置の要部の一例を示す断面図である。
【図３】本発明の一実施の形態に係る近接場光発生装置の要部の他の例を示す断面図である。
【図４】本発明の一実施の形態に係る熱アシスト磁気記録ヘッドにおける近接場光発生装置と磁極を示す斜視図である。
【図５】本発明の一実施の形態に係る熱アシスト磁気記録ヘッドにおけるヘッド部の媒体対向面の一部を示す正面図である。
【図６】本発明の一実施の形態に係る熱アシスト磁気記録ヘッドにおける近接場光発生装置と磁極を示す断面図である。
【図７】本発明の一実施の形態に係る近接場光発生装置による近接場光発生の原理を説明するための説明図である。
【図８】本発明の一実施の形態に係る磁気記録装置を示す斜視図である。
【図９】本発明の一実施の形態に係るヘッドジンバルアセンブリを示す斜視図である。
【図１０】本発明の一実施の形態に係る熱アシスト磁気記録ヘッドを示す斜視図である。
【図１１】図１０における１１−１１線断面図である。
【図１２】本発明の一実施の形態に係る磁気記録装置の回路構成を示すブロック図である。
【図１３】本発明の一実施の形態に係る近接場光発生装置の製造方法における一工程を示す説明図である。
【図１４】図１３に示した工程に続く工程を示す説明図である。
【図１５】図１４に示した工程に続く工程を示す説明図である。
【図１６】図１５に示した工程に続く工程を示す説明図である。
【図１７】図１５に示した工程における緩衝層の成長の過程を示す説明図である。
【図１８】比較例の近接場光発生装置の製造方法における一工程を示す説明図である。
【図１９】図１８に示した工程に続く工程を示す説明図である。
【図２０】図１９に示した工程に続く工程を示す説明図である。
【図２１】第１のシミュレーションで使用した近接場光発生装置のモデルを示す側面図である。
【図２２】図２１に示した近接場光発生装置のモデルの正面図である。
【図２３】第１のシミュレーションの結果を示す特性図である。
【図２４】第２のシミュレーションで使用した近接場光発生素子形成用のフレームのモデルの形状を示す説明図である。
【図２５】第４のシミュレーションで使用した近接場光発生装置のモデルを示す側面図である。
【図２６】図２５に示した近接場光発生装置のモデルの正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。始めに、図８を参照して、本発明の一実施の形態に係る磁気記録装置としての磁気ディスク装置について説明する。図８に示したように、磁気ディスク装置は、複数の磁気記録媒体としての複数の磁気ディスク２０１と、この複数の磁気ディスク２０１を回転させるスピンドルモータ２０２とを備えている。本実施の形態における磁気ディスク２０１は、垂直磁気記録用であり、ディスク基板上に、軟磁性裏打ち層、中間層および磁気記録層（垂直磁化層）が順次積層された構造を有している。
【００２９】
磁気ディスク装置は、更に、複数の駆動アーム２１１を有するアセンブリキャリッジ装置２１０と、複数の駆動アーム２１１の先端部に取り付けられた複数のヘッドジンバルアセンブリ２１２とを備えている。ヘッドジンバルアセンブリ２１２は、本実施の形態に係る熱アシスト磁気記録ヘッド１と、この熱アシスト磁気記録ヘッド１を支持するサスペンション２２０とを備えている。
【００３０】
アセンブリキャリッジ装置２１０は、熱アシスト磁気記録ヘッド１を、磁気ディスク２０１の磁気記録層に形成され、記録ビットが並ぶトラック上に位置決めするための装置である。アセンブリキャリッジ装置２１０は、更に、ピボットベアリング軸２１３と、ボイスコイルモータ２１４とを有している。複数の駆動アーム２１１は、ピボットベアリング軸２１３に沿った方向にスタックされ、ボイスコイルモータ２１４によって駆動されて、軸２１３を中心として揺動可能になっている。なお、本発明の磁気記録装置の構造は、以上説明した構成の磁気ディスク装置に限定されるものではない。例えば、本発明の磁気記録装置は、それぞれ１つの磁気ディスク２０１、駆動アーム２１１、ヘッドジンバルアセンブリ２１２および熱アシスト磁気記録ヘッド１を備えたものであってもよい。
【００３１】
磁気ディスク装置は、更に、熱アシスト磁気記録ヘッド１の記録動作および再生動作を制御すると共に、後述する熱アシスト磁気記録用のレーザ光を発生させる光源であるレーザダイオードの発光動作を制御する制御回路２３０を備えている。
【００３２】
図９は、図８におけるヘッドジンバルアセンブリ２１２を示す斜視図である。前述のように、ヘッドジンバルアセンブリ２１２は、熱アシスト磁気記録ヘッド１とサスペンション２２０とを備えている。サスペンション２２０は、ロードビーム２２１と、このロードビーム２２１に固着され、弾性を有するフレクシャ２２２と、ロードビーム２２１の基部に設けられたベースプレート２２３と、ロードビーム２２１およびフレクシャ２２２の上に設けられた配線部材２２４とを有している。配線部材２２４は、複数のリードを含んでいる。熱アシスト磁気記録ヘッド１は、磁気ディスク２０１の表面に対して所定の間隔（浮上量）をもって対向するように、サスペンション２２０の先端部においてフレクシャ２２２に固着されている。配線部材２２４の一端部は、熱アシスト磁気記録ヘッド１の複数の端子に電気的に接続されている。配線部材２２４の他端部には、ロードビーム２２１の基部に配置された複数のパッド状端子が設けられている。
【００３３】
アセンブリキャリッジ装置２１０およびサスペンション２２０は、本発明における位置決め装置に対応する。なお、本発明のヘッドジンバルアセンブリは、図９に示した構成のものに限定されるものではない。例えば、本発明のヘッドジンバルアセンブリは、サスペンション２２０の途中にヘッド駆動用ＩＣチップが装着されたものであってもよい。
【００３４】
次に、図１０および図１１を参照して、本実施の形態に係る熱アシスト磁気記録ヘッド１の構成について説明する。図１０は、熱アシスト磁気記録ヘッド１を示す斜視図である。図１１は、図１０における１１−１１線断面図である。熱アシスト磁気記録ヘッド１は、スライダ１０と光源ユニット５０とを備えている。図１１は、スライダ１０と光源ユニット５０を分離した状態を表している。
【００３５】
スライダ１０は、アルティック（Ａｌ2Ｏ3・ＴｉＣ）等のセラミック材料よりなる直方体形状のスライダ基板１１と、ヘッド部１２とを備えている。スライダ基板１１は、磁気ディスク２０１に対向する媒体対向面１１ａと、この媒体対向面１１ａとは反対側の背面１１ｂと、媒体対向面１１ａと背面１１ｂとを連結する４つの面とを有している。媒体対向面１１ａと背面１１ｂとを連結する４つの面のうちの１つは素子形成面１１ｃである。素子形成面１１ｃは、媒体対向面１１ａに垂直である。ヘッド部１２は、素子形成面１１ｃの上に配置されている。媒体対向面１１ａは、磁気ディスク２０１に対するスライダ１０の適切な浮上量が得られるように加工されている。ヘッド部１２は、磁気ディスク２０１に対向する媒体対向面１２ａと、この媒体対向面１２ａとは反対側の背面１２ｂとを有している。媒体対向面１２ａは、スライダ基板１１の媒体対向面１１ａと平行である。
【００３６】
ここで、ヘッド部１２の構成要素に関して、基準の位置に対して、素子形成面１１ｃに垂直で、且つ素子形成面１１ｃから遠ざかる方向にある位置を「上方」と定義し、その反対方向にある位置を「下方」と定義する。また、ヘッド部１２に含まれる任意の層に関して、素子形成面１１ｃにより近い面を「下面」と定義し、素子形成面１１ｃからより遠い面を「上面」と定義する。
【００３７】
また、Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向、−Ｘ方向、−Ｙ方向、−Ｚ方向を以下のように定義する。Ｘ方向は、媒体対向面１１ａに垂直で、且つ媒体対向面１１ａから背面１１ｂに向かう方向である。Ｙ方向は、媒体対向面１１ａおよび素子形成面１１ｃに平行な方向であって、図１１における奥から手前に向かう方向である。Ｚ方向は、素子形成面１１ｃに垂直な方向であって、素子形成面１１ｃから離れる方向である。−Ｘ方向、−Ｙ方向、−Ｚ方向は、それぞれ、Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向とは反対方向である。スライダ１０から見た磁気ディスク２０１の進行方向はＺ方向である。スライダ１０における空気流入端（リーディング端）は、媒体対向面１１ａの−Ｚ方向における端部である。スライダ１０における空気流出端（トレーリング端）は、媒体対向面１２ａのＺ方向における端部である。また、トラック幅方向は、Ｙ方向に平行な方向である。
【００３８】
光源ユニット５０は、レーザ光を出射する光源としてのレーザダイオード６０と、このレーザダイオード６０を支持する直方体形状の支持部材５１とを備えている。支持部材５１は、例えば、アルティック（Ａｌ2Ｏ3・ＴｉＣ）等のセラミック材料によって形成されている。支持部材５１は、接着面５１ａと、この接着面５１ａとは反対側の背面５１ｂと、接着面５１ａと背面５１ｂとを連結する４つの面とを有している。接着面５１ａと背面５１ｂとを連結する４つの面のうちの１つは光源設置面５１ｃである。接着面５１ａは、スライダ基板１１の背面１１ｂに接着される面である。光源設置面５１ｃは、接着面５１ａに垂直であり、素子形成面１１ｃに平行である。レーザダイオード６０は、光源設置面５１ｃに搭載されている。光源設置面５１ｃは、本発明における支持部材の上面に対応する。支持部材５１は、レーザダイオード６０を支持する機能の他に、レーザダイオード６０によって発生される熱を放散させるヒートシンクの機能を有していてもよい。
【００３９】
図１１に示したように、ヘッド部１２は、素子形成面１１ｃの上に配置された絶縁層１３と、この絶縁層１３の上に順に積層された再生ヘッド１４、近接場光発生装置１５、記録ヘッド１６および保護層１７を備えている。絶縁層１３と保護層１７は、Ａｌ2Ｏ3（以下、アルミナとも記す。）等の絶縁材料によって形成されている。
【００４０】
再生ヘッド１４は、絶縁層１３の上に配置された下部シールド層２１と、この下部シールド層２１の上に配置されたＭＲ素子２２と、このＭＲ素子２２の上に配置された上部シールド層２３と、ＭＲ素子２２の周囲において下部シールド層２１と上部シールド層２３の間に配置された絶縁層２４とを有している。下部シールド層２１と上部シールド層２３は、軟磁性材料によって形成されている。絶縁層２４は、アルミナ等の絶縁材料によって形成されている。
【００４１】
ＭＲ素子２２の一端部は、媒体対向面１２ａに配置されている。ＭＲ素子としては、例えば、ＧＭＲ（巨大磁気抵抗効果）素子またはＴＭＲ（トンネル磁気抵抗効果）素子を用いることができる。ＧＭＲ素子としては、磁気的信号検出用のセンス電流を、ＧＭＲ素子を構成する各層の面に対してほぼ平行な方向に流すＣＩＰ（Current In Plane）タイプでもよいし、センス電流を、ＧＭＲ素子を構成する各層の面に対してほぼ垂直な方向に流すＣＰＰ（Current Perpendicular to Plane）タイプでもよい。ＭＲ素子２２がＴＭＲ素子またはＣＰＰタイプのＧＭＲ素子の場合には、下部シールド層２１と上部シールド層２３は、センス電流をＭＲ素子２２に流すための電極を兼ねていてもよい。ＭＲ素子２２がＣＩＰタイプのＧＭＲ素子の場合には、ＭＲ素子２２と下部シールド層２１の間と、ＭＲ素子２２と上部シールド層２３の間に、それぞれ絶縁膜が設けられ、これらの絶縁膜の間に、センス電流をＭＲ素子２２に流すための２つのリードが設けられる。
【００４２】
ヘッド部１２は、更に、上部シールド層２３の上に配置された絶縁層２５と、この絶縁層２５の上に配置された中間シールド層２６とを備えている。中間シールド層２６は、記録ヘッド１６で発生する磁界からＭＲ素子２２をシールドする機能を有している。絶縁層２５は、アルミナ等の絶縁材料によって形成されている。中間シールド層２６は、軟磁性材料によって形成されている。絶縁層２５と中間シールド層２６は、省略してもよい。
【００４３】
近接場光発生装置１５は、記録ヘッド１６より発生される記録磁界によって磁気ディスク２０１に情報を記録する際に磁気ディスク２０１に照射される近接場光を発生する。近接場光発生装置１５は、中間シールド層２６の上に配置された誘電体層２７と、この誘電体層２７の上に配置された導波路３１と、誘電体層２７の上において導波路３１の周囲に配置された誘電体層２９と、近接場光発生素子３２と、緩衝層３３（図１１では図示せず）と、クラッド層３４とを備えている。導波路３１は、ヘッド部１２の背面１２ｂに配置された入射端３１ａを有している。近接場光発生装置１５の構成については、後で詳しく説明する。
【００４４】
本実施の形態における記録ヘッド１６は、垂直磁気記録用である。この記録ヘッド１６は、コイル４１と、磁極４２と、記録シールド４３と、ギャップ層４４とを有している。コイル４１は、磁気ディスク２０１に記録する情報に応じた磁界を発生する。磁極４２は、媒体対向面１２ａに配置された端面を有し、コイル４１によって発生された磁界に対応する磁束を通過させると共に、垂直磁気記録方式によって情報を磁気ディスク２０１に記録するための記録磁界を発生する。記録シールド４３は、媒体対向面１２ａにおいて、磁極４２に対してＺ方向の前方（トレーリング端側）に配置された端面を有している。ギャップ層４４は、磁極４２と記録シールド４３の間に配置されている。磁極４２と記録シールド４３は、軟磁性材料によって形成されている。ギャップ層４４は、非磁性材料によって形成されている。媒体対向面１２ａにおける磁極４２の端面と記録シールド４３の端面との間隔は、例えば０.０１〜０.５μｍの範囲内である。ギャップ層４４は、Ａｌ2Ｏ3、ＳｉＯ２、ＡｌＮ、ダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）等の非磁性絶縁材料によって形成されていてもよいし、Ｒｕ等の非磁性導電材料によって形成されていてもよい。
【００４５】
記録ヘッド１６は、更に、磁極４２の周囲に配置された絶縁層４５と、磁極４２の上面の一部および絶縁層４５の上面の一部の上に配置された絶縁層４６とを有している。コイル４１は、絶縁層４６の上に配置されている。記録ヘッド１６は、更に、コイル４１を覆う絶縁層４７を有している。絶縁層４５，４６は、例えばアルミナによって形成されている。絶縁層４７は、例えばフォトレジストによって形成されている。コイル４１は、銅等の導電材料によって形成されている。
【００４６】
記録シールド４３の一部は、絶縁層４７の上に配置されている。また、記録シールド４３は、媒体対向面１２ａから離れた位置で、磁極４２の上面に接続されている。磁気ディスク２０１に記録されるビットパターンの端部の位置は、媒体対向面１２ａに配置された磁極４２の端面におけるギャップ層４４側の端部の位置によって決まる。記録シールド４３は、媒体対向面１２ａに配置された磁極４２の端面より発生されて磁気ディスク２０１の面に垂直な方向以外の方向に広がる磁束を取り込むことにより、この磁束が磁気ディスク２０１に達することを阻止する。これにより、記録密度を向上させることができる。また、記録シールド４３は、熱アシスト磁気記録ヘッド１の外部からヘッド１に印加された外乱磁界を取り込む。これにより、外乱磁界が磁極４２に集中して取り込まれることによって磁気ディスク２０１に対して誤った記録が行なわれることを防止することができる。また、記録シールド４３は、磁極４２の端面より発生されて、磁気ディスク２０１を磁化した磁束を還流させる機能も有している。
【００４７】
図１１に示したように、保護層１７は、記録ヘッド１６を覆うように配置されている。図１０に示したように、ヘッド部１２は、更に、保護層１７の上面に配置され、ＭＲ素子２２に電気的に接続された一対の端子１８と、保護層１７の上面に配置され、コイル４１に電気的に接続された一対の端子１９とを備えている。これらの端子１８，１９は、図９に示した配線部材２２４の複数のパッド状端子に電気的に接続されている。
【００４８】
レーザダイオード６０としては、ＩｎＰ系、ＧａＡｓ系、ＧａＮ系等の、通信用、光学系ディスクストレージ用または材料分析用等として通常用いられているものが使用可能である。レーザダイオード６０が出射するレーザ光の波長は、例えば３７５ｎｍ〜１.７μｍの範囲内のいずれの値であってもよい。具体的には、レーザダイオード６０としては、例えば、発光可能波長領域が１.２〜１.６７μｍとされているＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰ四元混晶系レーザダイオードを用いることもできる。
【００４９】
図１１に示したように、レーザダイオード６０は、下部電極６１と活性層６２と上部電極６３とを含む多層構造を有している。この多層構造における２つの劈開面には、光を全反射して発振を励起するためのＳｉＯ２、Ａｌ2Ｏ3等からなる反射層６４が設けられている。反射層６４には、発光中心６２ａを含む活性層６２の位置において、レーザ光を出射するための開口が設けられている。レーザダイオード６０の厚みＴＬＡは、例えば、６０〜２００μｍ程度である。
【００５０】
光源ユニット５０は、更に、光源設置面５１ｃに配置され、下部電極６１に電気的に接続された端子５２と、光源設置面５１ｃに配置され、上部電極６３に電気的に接続された端子５３とを備えている。これらの端子５２，５３は、図９に示した配線部材２２４の複数のパッド状端子に電気的に接続されている。端子５２，５３を介してレーザダイオード６０に所定の電圧を印加すると、レーザダイオード６０の発光中心６２ａからレーザ光が出射される。レーザダイオード６０より出射されるレーザ光は、電界の振動方向が活性層６２の面に対して垂直なＴＭモードの偏光であることが好ましい。
【００５１】
レーザダイオード６０の駆動には、磁気ディスク装置内の電源を使用することが可能である。磁気ディスク装置は、通常、例えば２Ｖ程度の電圧を発生する電源を備えており、この電源の電圧はレーザダイオード６０を駆動するのに十分である。また、レーザダイオード６０の消費電力は、例えば数十ｍＷ程度であり、これは、磁気ディスク装置内の電源で十分に賄うことができる。
【００５２】
図１１に示したように、光源ユニット５０は、支持部材５１の接着面５１ａがスライダ基板１１の背面１１ｂに接着されることによって、スライダ１０に対して固着される。レーザダイオード６０と導波路３１は、レーザダイオード６０から出射されたレーザ光が導波路３１の入射端３１ａに入射するように位置決めされている。
【００５３】
次に、図１ないし図７を参照して、近接場光発生装置１５の構成について詳しく説明する。図１は、近接場光発生装置１５を示す斜視図である。図２は、図１の２−２線で示す位置における近接場光発生装置１５の要部の一例を示す断面図である。図３は、図１の２−２線で示す位置における近接場光発生装置１５の要部の他の例を示す断面図である。図４は、近接場光発生装置１５と磁極４２を示す斜視図である。図５は、ヘッド部１２の媒体対向面１２ａの一部を示す正面図である。図６は、近接場光発生装置１５と磁極４２を示す断面図である。図７は、近接場光発生装置１５による近接場光発生の原理を説明するための説明図である。図５において、記号ＴＷを付した矢印はトラック幅方向を表している。トラック幅方向は、Ｙ方向に平行である。
【００５４】
導波路３１は、媒体対向面１２ａに垂直な方向（Ｘ方向）に延びている。導波路３１は、図１１に示した入射端３１ａと、媒体対向面１２ａにより近い端面３１ｂと、上面３１ｃと、下面３１ｄと、２つの側面３１ｅ，３１ｆとを有している。下面３１ｄは、誘電体層２７の上面に接している。導波路３１の周囲に配置された誘電体層２９は、上面２９ｃを有している。端面３１ｂは、媒体対向面１２ａに配置されていてもよいし、媒体対向面１２ａから離れた位置に配置されていてもよい。図１ないし図７には、端面３１ｂが媒体対向面１２ａから離れた位置に配置された例を示している。この例では、端面３１ｂと媒体対向面１２ａとの間に誘電体層２９の一部が介在する。導波路３１は、レーザダイオード６０より出射されて、入射端３１ａに入射されたレーザ光３５を伝播させる。
【００５５】
図１ないし図４に示したように、導波路３１は、上面３１ｃで開口し、この上面３１ｃに平行な第１の方向に長い溝部３１ｇを有している。第１の方向は、Ｘ方向に平行な方向である。図２および図３に示したように、溝部３１ｇは、第１の方向（Ｘ方向）に長い底部３１ｇ３と、この底部３１ｇ３と上面３１ｃとを連結し第１の方向（Ｘ方向）に長い第１および第２の溝部側壁３１ｇ１，３１ｇ２とを有している。
【００５６】
図１に示したように、導波路３１の端面３１ｂが媒体対向面１２ａから離れた位置に配置されている場合、誘電体層２９は、導波路３１の端面３１ｂと媒体対向面１２ａとの間の位置において、上面２９ｃで開口し、溝部３１ｇに続いて第１の方向（Ｘ方向）に延びる溝部２９ｇを有している。溝部２９ｇの媒体対向面１２ａに平行な断面の形状は、溝部３１ｇの媒体対向面１２ａに平行な断面の形状と同じである。なお、導波路３１の端面３１ｂが媒体対向面１２ａに配置されている場合には、溝部２９ｇは存在しない。
【００５７】
図１ないし図３に示したように、クラッド層３４は、導波路３１の上面３１ｃおよび誘電体層２９の上面２９ｃに接する下面３４ａと、その反対側の上面３４ｂと、この上面３４ｂから下面３４ａにかけて貫通して溝部３１ｇ，２９ｇに連続する開口部３４ｃとを有している。
【００５８】
図２および図３に示したように、開口部３４ｃは、導波路３１の上面３１ｃに近づくに従って互いの距離が小さくなる第１および第２の開口部側壁３４ｃ１，３４ｃ２を有している。ここで、導波路３１の上面３１ｃに垂直な第２の方向に対して第１の開口部側壁３４ｃ１がなす角度を記号θ１で表し、第２の方向に対して第２の開口部側壁３４ｃ２がなす角度を記号θ２で表す。第２の方向は、Ｚ方向に平行な方向である。角度θ１と角度θ２は等しいことが好ましい。
【００５９】
第１の溝部側壁３１ｇ１は第１の開口部側壁３４ｃ１に連続し、第２の溝部側壁３１ｇ２は第２の開口部側壁３４ｃ２に連続している。ここで、図３に示したように、第２の方向（Ｚ方向）に対して第１の溝部側壁３１ｇ１がなす角度を記号θ３で表し、第２の方向に対して第２の溝部側壁３１ｇ２がなす角度を記号θ４で表す。第２の方向に対して第１の溝部側壁３１ｇ１がなす角度θ３は、第２の方向に対して第１の開口部側壁３４ｃ１がなす角度θ１よりも小さい。第２の方向に対して第２の溝部側壁３１ｇ２がなす角度θ４は、第２の方向に対して第２の開口部側壁３４ｃ２がなす角度θ２よりも小さい。図２には、第２の方向に対して溝部側壁３１ｇ１，３１ｇ２がなす角度θ３、θ４がいずれも０°である例を示している。そのため、図２には記号θ３、θ４を付していない。第２の方向に対して溝部側壁３１ｇ１，３１ｇ２がなす角度は、０°に限らず、それぞれθ１，θ２よりも小さければよい。図３には、第２の方向に対して溝部側壁３１ｇ１，３１ｇ２がなす角度θ３、θ４が０°以外である例を示している。角度θ３、θ４が０°以外の場合、図３に示したように、溝部側壁３１ｇ１，３１ｇ２は、底部３１ｇ３に近づくに従って互いの距離が小さくなるように第２の方向に対して傾斜していてもよい。
【００６０】
図１に示したように、近接場光発生素子３２は、第１の方向（Ｘ方向）に長く、少なくとも一部が開口部３４ｃ内に収容されている。緩衝層３３は、溝部３１ｇ，２９ｇおよび開口部３４ｃ内において、導波路３１、誘電体層２９およびクラッド層３４と近接場光発生素子３２との間に介在している。なお、導波路３１の端面３１ｂが媒体対向面１２ａに配置されている場合には、溝部２９ｇが存在しないので、緩衝層３３は、溝部３１ｇおよび開口部３４ｃ内において、導波路３１およびクラッド層３４と近接場光発生素子３２との間に介在する。
【００６１】
近接場光発生素子３２は、以下で詳しく説明するような、ほぼ三角柱形状を有している。近接場光発生素子３２は、媒体対向面１２ａに配置された第１の端面３２ａと、その反対側の第２の端面３２ｂと、上面３２ｃと、第１および第２の側面３２ｄ，３２ｅとを有している。第１の側面３２ｄは、緩衝層３３を介して第１の開口部側壁３４ｃ１に対向している。第１の側面３２ｄは、第１の開口部側壁３４ｃ１と平行であるか、ほぼ平行である。第２の側面３２ｅは、緩衝層３３を介して第２の開口部側壁３４ｃ２に対向している。第２の側面３２ｅは、第２の開口部側壁３４ｃ２と平行であるか、ほぼ平行である。第１および第２の側面３２ｄ，３２ｅは、溝部３１ｇに近づくに従って互いの距離が小さくなっている。
【００６２】
近接場光発生素子３２は、更に、第１および第２の側面３２ｄ，３２ｅを接続し、緩衝層３３を介して溝部３１ｇに対向するエッジ部３２ｆと、媒体対向面１２ａに配置され、近接場光を発生する近接場光発生部３２ｇとを有している。近接場光発生部３２ｇは、媒体対向面１２ａに配置されたエッジ部３２ｆの一端に位置している。ここで、第１の側面３２ｄと第２の側面３２ｅがなす角度を先端角度と呼び、図２および図３に示したように記号θで表す。エッジ部３２ｆは、第１および第２の側面３２ｄ，３２ｅの下端同士を接続する円筒面形状を有している。ここで、エッジ部３２ｆの曲率半径を先端半径と呼び、図２および図３に示したように記号Ｒで表す。近接場光発生部３２ｇは、具体的には、端面３２ａにおけるエッジ部３２ｆの端部およびその近傍の部分である。先端角度θは、例えば８０°〜１２０°の範囲内である。先端半径Ｒは、例えば０〜５０ｎｍの範囲内である。
【００６３】
先端半径Ｒは、例えば、以下のようにして求めることができる。まず、集束イオンビーム（ＦＩＢ）装置に付随する走査イオン顕微鏡（ＳＩＭ）を用いて、近接場光発生素子３２の第１の端面３２ａの画像を得る。次に、この画像上で、図２および図３において破線で示したような、エッジ部３２ｆおよび側面３２ｄ，３２ｅに内接する適当な大きさの円を描く。次に、その円の半径を求め、これを先端半径Ｒとする。
【００６４】
近接場光発生素子３２のトラック幅方向（Ｙ方向）の最大の幅ＷＮＦと、近接場光発生素子３２の厚み（Ｚ方向の寸法）ＴＮＦは、いずれも、レーザ光３５の波長よりも十分に小さい。ＷＮＦは、例えば１００〜３００ｎｍの範囲内である。ＴＮＦは、例えば６０〜１５０ｎｍの範囲内である。近接場光発生素子３２のＸ方向の長さＨＮＦは、例えば０．５〜３μｍの範囲内である。
【００６５】
近接場光発生素子３２の近傍における導波路３１のトラック幅方向（Ｙ方向）の幅ＷＷＧは、例えば０．３〜１μｍの範囲内である。近接場光発生素子３２の近傍における導波路３１の厚み（Ｚ方向の寸法）ＴＷＧは、例えば０．１〜１μｍの範囲内である。
【００６６】
図２および図３に示したように、溝部３１ｇの深さ（Ｚ方向の寸法）を記号ＥｍＨで表し、溝部３１ｇの開口のトラック幅方向（Ｙ方向）の幅を記号ＥｍＷで表し、溝部３１ｇの底部３１ｇ３と近接場光発生素子３２のエッジ部３２ｆとの距離を記号ＢＴで表す。深さＥｍＨは、例えば２０〜２００ｎｍの範囲内である。幅ＥｍＷは、例えば１００〜３００ｎｍの範囲内である。距離ＢＴは、例えば２０〜１００ｎｍの範囲内である。ＢＴは、ＥｍＨより小さくてもよいし、ＥｍＨと等しくてもよいし、ＥｍＨより大きくてもよい。ＢＴがＥｍＨより小さい場合には、近接場光発生素子３２の一部は、緩衝層３３を介して溝部３１ｇ内に収容される。また、近接場光発生素子３２の第１の側面３２ｄと第１の開口部側壁３４ｃ１とが対向する部分および近接場光発生素子３２の第２の側面３２ｅと第２の開口部側壁３４ｃ２とが対向する部分における緩衝層３３の厚みを記号ＡＴで表す。ＡＴは、ＢＴよりも小さく、例えば１０〜９０ｎｍの範囲内である。
【００６７】
近接場光発生素子３２は、金属等の導電材料によって形成されている。近接場光発生素子３２は、例えば、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｒｕ、Ａｕ、Ａｇ、ＣｕおよびＡｌからなるグループから選択された１つによって、またはこれらのうちの複数の元素からなる合金によって形成されていてもよい。
【００６８】
導波路３１は、レーザ光３５を通過させる誘電体材料によって形成されている。誘電体層２７，２９、緩衝層３３およびクラッド層３４は、いずれも、誘電体材料によって形成され、且つ導波路３１の屈折率よりも小さい屈折率を有している。従って、導波路３１は、入射端３１ａを除いて、導波路３１の屈性率よりも小さい屈折率を有する誘電体材料によって覆われている。誘電体層２７，２９、緩衝層３３およびクラッド層３４の各材料は、同じであってもよいし、異なっていてもよい。
【００６９】
例えば、レーザ光３５の波長が６００ｎｍであって、導波路３１がＡｌ２Ｏ３（屈折率ｎ＝１.６３）によって形成されている場合には、誘電体層２７，２９、緩衝層３３およびクラッド層３４は、ＳｉＯ２（屈折率ｎ＝１.４６）によって形成されていてもよい。また、導波路３１がＴａ２Ｏ５（ｎ＝２.１６）等の酸化タンタルによって形成されている場合には、誘電体層２７，２９、緩衝層３３およびクラッド層３４は、ＳｉＯ２（ｎ＝１.４６）またはＡｌ２Ｏ３（ｎ＝１.６３）によって形成されていてもよい。
【００７０】
図７に示したように、近接場光発生素子３２のエッジ部３２ｆは、緩衝層３３を介して導波路３１の溝部３１ｇと対向する結合部３２ｆ１を含んでいる。結合部３２ｆ１では、導波路３１と緩衝層３３との界面において発生するエバネッセント光と結合することによって表面プラズモンが励起される。なお、近接場光発生素子３２では、結合部３２ｆ１だけではなく、近接場光発生素子３２の外面のうちの結合部３２ｆ１の近傍の部分においても、表面プラズモンが励起されてもよい。ここで、結合部３２ｆ１の長さをＢＬとする。近接場光発生素子３２の外面のうちの少なくとも結合部３２ｆ１に励起された表面プラズモンは、エッジ部３２ｆに沿って近接場光発生部３２ｇに伝播され、この表面プラズモンに基づいて近接場光発生部３２ｇより近接場光が発生される。
【００７１】
ＢＴとＢＬは、表面プラズモンの適切な励起、伝播を実現するための重要なパラメータである。ＢＴは、前記した範囲内すなわち２０〜１００ｎｍの範囲内であることが好ましい。ＢＬは、０．５〜３μｍの範囲内であることが好ましい。
【００７２】
導波路３１の端面３１ｂと媒体対向面１２ａとの間の距離ＤＢＦは、例えば０〜２．０μｍの範囲内である。
【００７３】
次に、図７を参照して、近接場光発生装置１５による近接場光発生の原理と、近接場光を用いた熱アシスト磁気記録の原理について説明する。レーザダイオード６０より出射されたレーザ光３５は、導波路３１を伝播して、緩衝層３３の近傍に達する。ここで、導波路３１と緩衝層３３との界面において、レーザ光が全反射することによって、緩衝層３３内にしみ出すエバネッセント光が発生する。次に、このエバネッセント光と、近接場光発生素子３２の外面のうちの少なくとも結合部３２ｆ１における電荷のゆらぎとが結合する形で表面プラズモンモードが誘起され、近接場光発生素子３２の外面のうちの少なくとも結合部３２ｆ１に表面プラズモンが励起される。なお、正確には、この系においては素励起である表面プラズモンが電磁波と結合することになるので、励起されるのは表面プラズモン・ポラリトンである。しかし、以下では、ポラリトンを省略して、表面プラズモン・ポラリトンを表面プラズモンと呼ぶ。
【００７４】
近接場光発生素子３２の外面のうちの少なくとも結合部３２ｆ１に励起された表面プラズモン３６は、エッジ部３２ｆに沿って近接場光発生部３２ｇに伝播される。その結果、近接場光発生部３２ｇにおいて表面プラズモン３６が集中し、この表面プラズモン３６に基づいて、近接場光発生部３２ｇから近接場光３７が発生する。この近接場光３７は、磁気ディスク２０１に向けて照射され、磁気ディスク２０１の表面に達し、磁気ディスク２０１の磁気記録層の一部を加熱する。これにより、その磁気記録層の一部の保磁力が低下する。熱アシスト磁気記録では、このようにして保磁力が低下した磁気記録層の一部に対して、磁極４２より発生される記録磁界を印加することによってデータの記録が行われる。
【００７５】
本実施の形態に係る近接場光発生装置１５によれば、プラズモン・アンテナにレーザ光を直接照射して、プラズモン・アンテナより近接場光を発生させる場合に比べて、高い光利用効率で、導波路３１を伝播するレーザ光を近接場光に変換することが可能になる。これにより、本実施の形態によれば、熱アシスト磁気記録ヘッドにおいて、レーザ光のエネルギーが熱エネルギーに変換されることによって媒体対向面１２ａの一部が突出することを抑制することができる。
【００７６】
次に、図４ないし図６を参照して、磁極４２の構成の一例について説明する。この例では、磁極４２は、第１層４２Ａ、第２層４２Ｂおよび第３層４２Ｃを有している。図５に示したように、第１層４２Ａは、媒体対向面１２ａにおいて、近接場光発生素子３２の第１の端面３２ａに対してＺ方向の前方（トレーリング端側）に配置された端面を有している。この第１層４２Ａの端面と第１の端面３２ａとの間隔は、２０〜５０ｎｍの範囲内であることが好ましい。第２層４２Ｂは、第１層４２Ａの上に配置されて、第１層４２Ａの上面に接している。第２層４２Ｂは、媒体対向面１２ａにより近い端面を有し、この端面は媒体対向面１２ａから離れた位置に配置されている。第３層４２Ｃは、第２層４２Ｂの上に配置されて、第２層４２Ｂの上面に接している。第３層４２Ｃは、媒体対向面１２ａにより近い端面を有し、この端面は媒体対向面１２ａから離れた位置に配置されている。第３層４２Ｃの端面と媒体対向面１２ａとの間の距離は、第２層４２Ｂの端面と媒体対向面１２ａとの間の距離よりも大きい。
【００７７】
次に、図６および図１１を参照して、記録シールド４３の構成の一例について説明する。この例では、記録シールド４３は、第１層４３Ａと第２層４３Ｂとを有している。図６に示したように、第１層４３Ａは、ギャップ層４４によって磁極４２から隔てられて、磁極４２の第２層４２Ｂおよび第３層４２Ｃの各端面と媒体対向面１２ａとの間に配置されている。図１１に示したように、第２層４３Ｂは、第１層４３Ａ、絶縁層４７および磁極４２の第３層４２Ｃの上に配置され、媒体対向面１２ａの近傍において第１層４３Ａの上面に接し、媒体対向面１２ａから離れた位置で第３層４２Ｃの上面に接している。
【００７８】
なお、磁極４２および記録シールド４３の構成は、上述した構成に限定されない。例えば、磁極４２は、１つまたは２つの層によって構成されていてもよい。また、記録シールド４３は、１つ、または３つ以上の層によって構成されていてもよい。
【００７９】
次に、図１２を参照して、図８における制御回路２３０の回路構成と、熱アシスト磁気記録ヘッド１の動作について説明する。制御回路２３０は、制御ＬＳＩ（大規模集積回路）１００と、制御ＬＳＩ１００に接続されたＲＯＭ（リード・オンリ・メモリ）１０１と、制御ＬＳＩ１００に接続されたライトゲート１１１と、ライトゲート１１１とコイル４１とに接続されたライト回路１１２とを備えている。
【００８０】
制御回路２３０は、更に、ＭＲ素子２２と制御ＬＳＩ１００とに接続された定電流回路１２１と、ＭＲ素子２２に接続された増幅器１２２と、この増幅器１２２の出力端と制御ＬＳＩ１００とに接続された復調回路１２３とを備えている。
【００８１】
制御回路２３０は、更に、レーザダイオード６０と制御ＬＳＩ１００とに接続されたレーザ制御回路１３１と、制御ＬＳＩ１００に接続された温度検出器１３２とを備えている。
【００８２】
制御ＬＳＩ１００は、ライトゲート１１１に、記録データを供給すると共に記録制御信号を与える。また、制御ＬＳＩ１００は、定電流回路１２１と復調回路１２３に再生制御信号を与えると共に、復調回路１２３から出力される再生データを受け取る。また、制御ＬＳＩ１００は、レーザ制御回路１３１に、レーザＯＮ／ＯＦＦ信号と動作電流制御信号とを与える。温度検出器１３２は、磁気ディスク２０１の磁気記録層の温度を検出し、この温度の情報は制御ＬＳＩ１００に与えられる。ＲＯＭ１０１は、レーザダイオード６０に供給する動作電流の値を制御するため制御テーブル等を格納している。
【００８３】
記録動作時には、制御ＬＳＩ１００は、ライトゲート１１１に記録データを供給する。ライトゲート１１１は、記録制御信号が記録動作を指示するときのみ、記録データをライト回路１１２へ供給する。ライト回路１１２は、この記録データに従ってコイル４１に記録電流を流す。これにより、磁極４２より記録磁界が発生され、この記録磁界によって、磁気ディスク２０１の磁気記録層にデータが記録される。
【００８４】
再生動作時には、定電流回路１２１は、再生制御信号が再生動作を指示するときのみ、ＭＲ素子２２に一定のセンス電流を供給する。ＭＲ素子２２の出力電圧は、増幅器１２２によって増幅され、復調回路１２３に入力される。再生制御信号が再生動作を指示するとき、復調回路１２３は、増幅器１２２の出力を復調して再生データを生成し、制御ＬＳＩ１００に与える。
【００８５】
レーザ制御回路１３１は、レーザＯＮ／ＯＦＦ信号に基づいてレーザダイオード６０に対する動作電流の供給を制御すると共に、動作電流制御信号に基づいてレーザダイオード６０に供給される動作電流の値を制御する。レーザＯＮ／ＯＦＦ信号がオン動作を指示する場合、レーザ制御回路１３１の制御により、発振しきい値以上の動作電流がレーザダイオード６０に供給される。これにより、レーザダイオード６０よりレーザ光が出射され、このレーザ光が導波路３１を伝播する。そして、前述の近接場光発生の原理により、近接場光発生素子３２の近接場光発生部３２ｇから近接場光３７が発生し、この近接場光３７によって、磁気ディスク２０１の磁気記録層の一部が加熱されて、その一部の保磁力が低下する。記録時には、この保磁力が低下した磁気記録層の一部に対して、磁極４２より発生される記録磁界を印加することによってデータの記録が行われる。
【００８６】
制御ＬＳＩ１００は、温度検出器１３２によって測定された磁気ディスク２０１の磁気記録層の温度等に基づいて、ＲＯＭ１０１内に格納された制御テーブルを参照して、レーザダイオード６０の動作電流の値を決定し、その値の動作電流がレーザダイオード６０に供給されるように動作電流制御信号によってレーザ制御回路１３１を制御する。制御テーブルは、例えば、レーザダイオード６０の発振しきい値および光出力−動作電流特性の温度依存性を表すデータを含んでいる。制御テーブルは、更に、動作電流値と、近接場光３７によって加熱された磁気記録層の温度上昇分との関係を表すデータや、磁気記録層の保磁力の温度依存性を表すデータも含んでいてもよい。
【００８７】
図１２に示したように、制御回路２３０が、記録／再生動作の制御信号系とは独立して、レーザダイオード６０を制御するための信号系すなわちレーザＯＮ／ＯＦＦ信号および動作電流制御信号の信号系を有することによって、単純に記録動作に連動したレーザダイオード６０への通電のみならず、より多様なレーザダイオード６０への通電のモードを実現することができる。なお、制御回路２３０の回路構成は、図１２に示したものに限定されるものではない。
【００８８】
次に、本実施の形態に係る近接場光発生装置１５の製造方法について説明する。本実施の形態に係る近接場光発生装置１５の製造方法は、導波路３１およびクラッド層３４を形成する工程と、導波路３１、クラッド層３４および緩衝層３３によって近接場光発生素子３２の形成用のフレームが形成されるように、導波路３１の溝部３１ｇおよびクラッド層３４の開口部３４ｃ内に緩衝層３３を形成する工程と、フレーム内に近接場光発生素子３２を形成する工程とを備えている。以下、図１３ないし図１７を参照して、本実施の形態に係る近接場光発生装置１５の製造方法について詳しく説明する。図１３ないし図１７は、それぞれ、近接場光発生装置１５の製造過程における作製される積層体の一部の断面を表している。
【００８９】
図１３は、近接場光発生装置１５の製造過程における一工程を示す。この工程では、まず、図示しない誘電体層２７の上に、後に溝部３１ｇが形成されることによって導波路３１となる予備導波路３１Ｐと、誘電体層２９（図示せず）を形成する。次に、予備導波路３１Ｐおよび誘電体層２９の上に、開口部３４ｃを有するクラッド層３４を形成する。クラッド層３４は、例えば、クラッド層３４となる誘電体層を形成した後、この誘電体層に、反応性イオンエッチング（以下、ＲＩＥと記す。）を用いたテーパーエッチングによって開口部３４ｃを形成することによって形成することができる。
【００９０】
図１４は、次の工程を示す。この工程では、開口部３４ｃを有するクラッド層３４をエッチングマスクとして予備導波路３１Ｐをエッチングして、予備導波路３１Ｐに溝部３１ｇを形成する。これにより、導波路３１が完成する。なお、導波路３１の端面３１ｂと媒体対向面１２ａとの間に誘電体層２９の一部が介在する場合には、予備導波路３１Ｐに溝部３１ｇを形成する際に同時に、誘電体層２９の溝部２９ｇが形成される。ここまでの工程が、導波路３１およびクラッド層３４を形成する工程である。
【００９１】
クラッド層３４をエッチングマスクとした予備導波路３１Ｐのエッチングは、エッチング選択比、すなわち予備導波路３１Ｐのエッチング速度をクラッド層３４のエッチング速度で割った値が１より大きい条件で行うことが好ましい。この条件で予備導波路３１Ｐをエッチングすることにより、図２および図３に示したように、第２の方向（Ｚ方向）に対して第１の溝部側壁３１ｇ１がなす角度が、第２の方向に対して第１の開口部側壁３４ｃ１がなす角度θ１よりも小さく、第２の方向に対して第２の溝部側壁３１ｇ２がなす角度が、第２の方向に対して第２の開口部側壁３４ｃ２がなす角度θ２よりも小さくなるように、溝部３１ｇを形成することができる。例えば、導波路３１の材料（予備導波路３１Ｐの材料）が酸化タンタルであり、クラッド層３４の材料がＡｌ２Ｏ３である場合には、ＣＦ４をエッチングガスとして用いたＲＩＥによって予備導波路３１Ｐのエッチングを行うことにより、上述のように溝部３１ｇを形成することができる。この場合のエッチング選択比は約１０である。
【００９２】
予備導波路３１Ｐに溝部３１ｇを形成する際に同時に、誘電体層２９の溝部２９ｇを形成する場合には、クラッド層３４と予備導波路３１Ｐにおけるエッチング選択比が１より大きいと共に、クラッド層３４と誘電体層２９におけるエッチング選択比が１より大きい条件で、予備導波路３１Ｐおよび誘電体層２９のエッチングを行うことが好ましい。この条件は、例えば、導波路３１の材料（予備導波路３１Ｐの材料）が酸化タンタルであり、クラッド層３４の材料がＡｌ２Ｏ３であり、誘電体層２９の材料がＳｉＯ２であり、ＣＦ４をエッチングガスとして用いたＲＩＥによって予備導波路３１Ｐおよび誘電体層２９のエッチングを行う場合に満される。
【００９３】
図１５は、次の工程を示す。この工程では、溝部３１ｇ、溝部２９ｇ（存在する場合に限る）および開口部３４ｃ内に緩衝層３３を形成する。緩衝層３３の形成方法としては、ステップカバレージのよい形成方法を用いることが好ましい。このような形成方法としては、例えば原子層堆積法（ＡＬＤ）を用いることができる。緩衝層３３を形成することにより、導波路３１、誘電体層２９（溝部２９ｇが存在する場合に限る）、クラッド層３４および緩衝層３３によって近接場光発生素子３２の形成用のフレームが形成される。
【００９４】
図１６は、次の工程を示す。この工程では、例えばスパッタ法によって、図１５に示した工程で形成されたフレーム内に近接場光発生素子３２を形成する。次に、例えば化学機械研磨（ＣＭＰ）によって、クラッド層３４、緩衝層３３および近接場光発生素子３２の上面を平坦化する。
【００９５】
以上説明した近接場光発生装置１５の製造方法によれば、所望の先端角度θと小さな先端半径Ｒを有する近接場光発生素子３２を形成することが可能になる。以下、その理由について詳しく説明する。まず、図１７を参照して、図１５に示した工程における緩衝層３３の成長の過程について説明する。緩衝層３３の形成前において、溝部３１ｇと開口部３４ｃによって形成される凹部の媒体対向面１２ａに平行な断面の形状は、頂点が下を向いた二等辺三角形の頂点近傍がより凹んだ形状である。このような形状の凹部内に緩衝層３３を形成する際には、図１７において矢印で示したように緩衝層３３が成長する。この緩衝層３３の成長過程において、溝部３１ｇ内では、底部３１ｇ３、第１および第２の溝部側壁３１ｇ１，３１ｇ２の各々から成長した膜が結合するため、開口部３４ｃの壁面上に比べて、緩衝層３３の成長が速い。そのため、適当な厚みの緩衝層３３を形成することにより、緩衝層３３の上面によって形成される凹部の媒体対向面１２ａに平行な断面の形状は、頂点近傍が先鋭化された理想的な二等辺三角形に近いものとなる。従って、この緩衝層３３の上に近接場光発生素子３２を形成することによって、所望の先端角度θと小さな先端半径Ｒを有する近接場光発生素子３２を形成することが可能になる。
【００９６】
ここで、図１８ないし図２０を参照して、比較例の近接場光発生装置およびその製造方法について説明する。図１８ないし図２０は、それぞれ、比較例の近接場光発生装置の製造過程における作製される積層体の一部の断面を表している。
【００９７】
比較例の製造方法では、まず、図１８に示したように、導波路３３１の上に、本実施の形態における開口部３４ｃと同様の形状の開口部３３４ｃを有するクラッド層３３４を形成する。比較例における導波路３３１は、溝部を有していない。次に、図１９に示したように、開口部３３４ｃ内に緩衝層３３３を形成することによって、クラッド層３３４および緩衝層３３３によって近接場光発生素子形成用のフレームを形成する。次に、図２０に示したように、フレーム内に近接場光発生素子３３２を形成する。次に、クラッド層３３４、緩衝層３３３および近接場光発生素子３３２の上面を平坦化する。
【００９８】
比較例の製造方法では、導波路３３１が溝部を有していないことから、図１７を参照して説明した作用は得られず、緩衝層３３３の上面によって形成される凹部の媒体対向面に平行な断面の形状は、二等辺三角形における頂点近傍が曲率半径の大きな円弧形状となるように丸められた形状となる。従って、この緩衝層３３３の上に形成された近接場光発生素子３３２では、本実施の形態における近接場光発生素子３２に比べて、エッジ部の先端半径が大きくなる。
【００９９】
次に、近接場光発生素子３２の先端角度θと近接場光発生装置１５における光利用効率との関係を調べた第１のシミュレーションについて説明する。ここで、光利用効率は、ＩＯＵＴ／ＩＩＮを百分率で表したものと定義する。ＩＩＮは、導波路３１に入射するレーザ光の強度である。ＩＯＵＴは、近接場光発生素子３２の近接場光発生部３２ｇから発生する近接場光の強度である。
【０１００】
以下、図２１および図２２を参照して、第１のシミュレーションの条件について説明する。図２１は、第１のシミュレーションで使用した近接場光発生装置１５のモデルを示す側面図である。図２２は、図２１に示した近接場光発生装置１５のモデルの正面図である。このモデルでは、近接場光発生素子３２の媒体対向面１２ａに垂直な方向（Ｘ方向）の長さを３μｍとし、近接場光発生素子３２のトラック幅方向（Ｙ方向）の最大の幅ＷＮＦを２３０ｎｍとし、近接場光発生素子３２の厚み（Ｚ方向の寸法）ＴＮＦを８０ｎｍとした。また、導波路３１のＹ方向の幅を８００ｎｍとし、導波路３１の厚み（Ｚ方向の寸法）を４００ｎｍとした。また、近接場光発生素子３２のエッジ部３２ｆのうち緩衝層３３を介して導波路３１と対向する部分の媒体対向面１２ａに垂直な方向（Ｘ方向）の長さを２．１μｍとし、エッジ部３２ｆと導波路３１との距離を５０ｎｍとした。なお、このモデルでは、導波路３１は溝部３１ｇを有していない。また、導波路３１の材料は酸化タンタルとし、近接場光発生素子３２の材料はＡｇとし、緩衝層３３およびクラッド層３４の材料はＡｌ2Ｏ3とした。また、導波路３１を伝播するレーザ光の波長は６５０ｎｍとした。
【０１０１】
第１のシミュレーションでは、先端半径Ｒを１０ｎｍに固定して、先端角度θが７０°、９０°、１１０°、１３０°、１５０°のそれぞれの場合について、光利用効率を求めた。このシミュレーションで得られた先端角度θと光利用効率との関係を、下記の表１と図２３に示す。
【０１０２】
【表１】
【０１０３】
表１と図２３に示した第１のシミュレーションの結果から、第１のシミュレーションの上記の条件においては、先端角度θが１１０°の場合に最も光利用効率が高いことが分かった。なお、先端角度θによって光利用効率が変化するのは、先端角度θによって、近接場光発生素子３２に励起される表面プラズモンの波数が変化するためである。先端角度θが１１０°のように、ある程度大きい場合には、本実施の形態に係る近接場光発生装置１５の製造方法によらなければ、先端半径Ｒの小さなエッジ部３２ｆを形成することが困難である。
【０１０４】
次に、導波路３１の溝部３１ｇの形状および緩衝層３３の厚みＡＴと、先端半径Ｒとの関係を調べた第２のシミュレーションについて説明する。図２４は、第２のシミュレーションで使用した近接場光発生素子形成用のフレームのモデルの形状を示す説明図である。第２のシミュレーションでは、先端角度θを１１０°に固定して、溝部３１ｇの深さＥｍＨと、溝部３１ｇの開口の幅ＥｍＷと、緩衝層３３の厚みＡＴの各値の組み合わせが異なる６つのモデルについて、先端半径Ｒを求めた。その結果を、下記の表２に示す。なお、モデル１は、溝部３１ｇのないモデルである。このモデル１におけるＥｍＷは、クラッド層３４の開口部３４ｃの底部における幅を表している。モデル１を用いた近接場光発生装置の製造方法は、図１８ないし図２０に示した比較例の近接場光発生装置の製造方法に対応する。
【０１０５】
【表２】
【０１０６】
表２に示した第２のシミュレーションの結果から、本実施の形態に係る近接場光発生装置によれば、図１８ないし図２０に示した比較例の近接場光発生装置の製造方法に比べて、先端半径Ｒを小さくすることができることが分かる。また、第２のシミュレーションの結果から、溝部３１ｇの形状と緩衝層３３の厚みＡＴを変えることによって、先端半径Ｒを変えることができることが分かる。なお、第２のシミュレーションでは、表２に示した全てのモデルについて、近接場光発生素子３２に表面プラズモンが励起されることを確認した。
【０１０７】
次に、近接場光発生素子３２の先端半径Ｒと近接場光発生素子３２の近接場光発生部３２ｇから発生する近接場光のスポット径との関係を調べた第３のシミュレーションについて説明する。第３のシミュレーションでは、近接場光発生素子３２の材料をＡｇとし、先端角度θを１１０°に固定して、先端半径Ｒが５０ｎｍ、１０ｎｍ、２０ｎｍ、３０ｎｍのそれぞれの場合について、近接場光発生部３２ｇから発生する近接場光の媒体対向面１２ａにおけるスポット径を求めた。スポット径は、近接場光の強度分布における半値全幅とした。第３のシミュレーションの結果を、下記の表３に示す。
【０１０８】
【表３】
【０１０９】
表３に示されるように、先端半径Ｒが小さくなるほど、スポット径が小さくなることが分かる。表３における先端半径Ｒの５０ｎｍという値は、第２のシミュレーションにおける溝部３１ｇのないモデル１を用いて形成した近接場光発生素子の先端半径の値である。先端半径Ｒが５０ｎｍの場合におけるスポット径の１２３ｎｍという値は、大きすぎて、高記録密度化には適していない。表３における先端半径Ｒの１０ｎｍ、２０ｎｍ、３０ｎｍの各値は、表２に示されるように、第２のシミュレーションにおける溝部３１ｇのあるモデル２ないし６を用いて実現される値である。先端半径Ｒが１０ｎｍ、２０ｎｍ、３０ｎｍのそれぞれの場合におけるスポット径は、先端半径Ｒが５０ｎｍの場合のスポット径に比べて十分小さく、高記録密度化に適している。
【０１１０】
以上の第１ないし第３のシミュレーションから分かるように、本実施の形態によれば、光利用効率が高くなる所望の先端角度θ（例えば１１０°）と小さな先端半径Ｒを有する近接場光発生素子３２を実現することが可能になる。その結果、本実施の形態によれば、導波路３１を伝播する光の利用効率を高め、且つ近接場光のスポット径を小さくすることが可能になる。これにより、本実施の形態によれば、高記録密度化に適した熱アシスト磁気記録ヘッドを実現することが可能になる。
【０１１１】
次に、溝部３１ｇの深さＥｍＨ、溝部３１ｇの開口の幅ＥｍＷおよび溝部３１ｇの底部３１ｇ３とエッジ部３２ｆとの距離ＢＴと、光利用効率との関係を調べた第４のシミュレーションについて説明する。まず、図２５および図２６を参照して、第４のシミュレーションの条件について説明する。図２５は、第４のシミュレーションで使用した近接場光発生装置１５のモデルを示す側面図である。図２６は、図２５に示した近接場光発生装置１５のモデルの正面図である。このモデルでは、近接場光発生素子３２の媒体対向面１２ａに垂直な方向（Ｘ方向）の長さを２．１μｍとし、近接場光発生素子３２のトラック幅方向（Ｙ方向）の最大の幅ＷＮＦを２３０ｎｍとし、近接場光発生素子３２の厚み（Ｚ方向の寸法）ＴＮＦを８０ｎｍとした。また、導波路３１のＹ方向の幅を８００ｎｍとし、導波路３１の厚み（Ｚ方向の寸法）を４００ｎｍとした。このモデルでは、導波路３１の端面３１ｂは媒体対向面１２ａに配置されている。そのため、結合部３２ｆ１の長さＢＬは、近接場光発生素子３２の媒体対向面１２ａに垂直な方向（Ｘ方向）の長さと等しく、２．１μｍである。また、導波路３１の材料は酸化タンタルとし、近接場光発生素子３２の材料はＡｇとし、緩衝層３３およびクラッド層３４の材料はＡｌ2Ｏ3とした。また、導波路３１を伝播するレーザ光の波長は６５０ｎｍとした。
【０１１２】
また、第４のシミュレーションでは、近接場光発生素子３２の媒体対向面１２ａに平行な断面の形状を二等辺三角形とし、先端角度θを１１０°に固定して、ＥｍＨとＥｍＷとＢＴの各値の組み合わせが異なる複数の９つのモデルについて、光利用効率（％）を求めた。その結果を、下記の表４に示す。なお、ＥｍＨ＝０ｎｍ且つＥｍＷ＝０ｎｍの３つのモデルは、溝部３１ｇのないモデルである。このモデルにおけるＢＴは、エッジ部３２ｆと導波路３１の上面３１ｃとの距離を表している。
【０１１３】
【表４】
【０１１４】
表４に示されるように、溝部３１ｇがない場合（ＥｍＨ＝０ｎｍ且つＥｍＷ＝０ｎｍ）には、光利用効率は、ＢＴが５０ｎｍのときに最も高く、ＢＴが２５ｎｍのときと７５ｎｍのときには急激に減少している。これは、溝部３１ｇがない場合には、光利用効率の安定化のためには、ＢＴの制御が重要であることを意味している。
【０１１５】
一方、溝部３１ｇがある場合には、ＥｍＨ＝５０ｎｍ、ＥｍＷ＝１００ｎｍ且つＢＴ＝５０ｎｍのときに光利用効率が最も高くなっているが、ＥｍＨ＝５０ｎｍ、ＥｍＷ＝１００ｎｍ且つＢＴ＝７５ｎｍのときでも光利用効率は十分高い値になっている。
【０１１６】
このように、溝部３１ｇがない場合には、光利用効率が最大となるときの条件と比較してＢＴが大きくなると光利用効率が急減に減少するのに対し、溝部３１ｇがある場合には、光利用効率が最大となるときの条件と比較してＢＴが大きくなっても光利用効率の急減な減少は生じない。溝部３１ｇの有無によって、このような違いが生じる原因は、以下のように考えられる。
【０１１７】
溝部３１ｇがない場合には、導波路３１の上面３１ｃのうち、近接場光発生素子３２の外面（エッジ部３２ｆ）と近接した位置にあって近接場光発生素子３２における表面プラズモンの励起に寄与する部分が非常に狭い。この場合、ＢＴの変化は、近接場光発生素子３２の外面と導波路３１の上面３１ｃにおける互いに近接する部分同士の距離の変化に直結する。そのため、溝部３１ｇがない場合には、ＢＴの変化に対して光利用効率が敏感に変化すると考えられる。
【０１１８】
これに対し、溝部３１ｇがある場合には、近接場光発生素子３２の外面のうち、エッジ部３２ｆとその近傍の比較的広い部分と、導波路３１の外面のうち、溝部３１ｇとその近傍の上面３１ｃの一部とを含む比較的広い部分とが互いに近接し、これらの部分が近接場光発生素子３２における表面プラズモンの励起に寄与すると考えられる。そして、ＢＴが変化しても、特に導波路３１の外面のうち溝部３１ｇの開口の近傍の部分と近接場光発生素子３２の外面との距離の変化量は、ＢＴの変化量に比べて小さい。そのため、溝部３１ｇがある場合には、ＢＴの変化に対して光利用効率の変化は緩やかになると考えられる。
【０１１９】
このように、本実施の形態に係る近接場光発生装置１５によれば、溝部３１ｇがない場合に比べて、高い光利用効率が得られるＢＴの範囲が広くなる。これにより、本実施の形態によれば、緩衝層３３の厚みを大きくすることができるという利点と、緩衝層３３の厚みの変動の許容範囲が広くなるという利点が得られる。その結果、本実施の形態によれば、近接場光発生装置１５の製造が容易になる。
【０１２０】
以上説明したように、本実施の形態に係る近接場光発生装置１５によれば、高い光利用効率で、導波路３１を伝播するレーザ光を近接場光に変換することが可能になる。これにより、本実施の形態によれば、熱アシスト磁気記録ヘッドにおいて、レーザ光のエネルギーが熱エネルギーに変換されることによって媒体対向面１２ａの一部が突出することを抑制することができる。
【０１２１】
また、本実施の形態によれば、光利用効率が高くなる所望の先端角度θと小さな先端半径Ｒを有する近接場光発生素子３２を実現することが可能になる。その結果、本実施の形態によれば、導波路３１を伝播する光の利用効率を高め、且つ近接場光のスポット径を小さくすることが可能になる。これにより、本実施の形態によれば、高記録密度化に適した熱アシスト磁気記録ヘッドを実現することが可能になる。
【０１２２】
また、本実施の形態によれば、緩衝層３３の厚みを大きくすることができると共に、緩衝層３３の厚みの変動の許容範囲が広くなり、その結果、近接場光発生装置１５の製造が容易になる。
【０１２３】
また、本実施の形態に係る近接場光発生装置１５の製造方法において、導波路３１およびクラッド層３４を形成する工程は、後に溝部３１ｇが形成されることによって導波路３１となる予備導波路３１Ｐを形成する工程と、予備導波路３１Ｐの上にクラッド層３４を形成する工程と、クラッド層３４をエッチングマスクとして予備導波路３１Ｐをエッチングして、予備導波路３１Ｐに溝部３１ｇを形成することによって、導波路３１を完成させる工程とを含んでいる。これにより、本実施の形態によれば、溝部３１ｇと開口部３４ｃが正確に位置合わせされるので、近接場光発生素子３２を精度よく形成することが可能になる。
【０１２４】
なお、本発明は、上記実施の形態に限定されず、種々の変更が可能である。例えば、実施の形態では、媒体対向面１２ａにおいて、磁極４２の端面（第１層４２Ａの端面）が近接場光発生素子３２の端面３２ｂに対してＺ方向の前方（トレーリング端側）に配置されている。しかし、媒体対向面１２ａにおいて、磁極４２の端面は、近接場光発生素子３２の端面３２ｂに対してＺ方向の後方（リーディング端側）に配置されていてもよい。
【符号の説明】
【０１２５】
１５…近接場光発生装置、３１…導波路、３１ｇ…溝部、３２…近接場光発生素子、３２ｄ…第１の側面、３２ｅ…第２の側面、３２ｆ…エッジ部、３２ｇ…近接場光発生部、３３…緩衝層、３４…クラッド層、３４ｃ…開口部。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上面と、この上面で開口し、この上面に平行な第１の方向に長い溝部とを有し、光を伝播させる導波路と、
前記導波路の上面に接する下面と、その反対側の上面と、この上面から前記下面にかけて貫通して前記溝部に連続する開口部とを有するクラッド層と、
前記第１の方向に長く、少なくとも一部が前記開口部内に収容された近接場光発生素子と、
前記溝部および開口部内において、前記導波路およびクラッド層と前記近接場光発生素子との間に介在する緩衝層とを備え、
前記クラッド層と緩衝層は、いずれも、前記導波路の屈折率よりも小さい屈折率を有し、
前記開口部は、前記導波路の上面に近づくに従って互いの距離が小さくなる第１および第２の開口部側壁を有し、
前記溝部は、前記第１の開口部側壁に連続する第１の溝部側壁と、前記第２の開口部側壁に連続する第２の溝部側壁とを有し、
前記導波路の上面に垂直な第２の方向に対して前記第１の溝部側壁がなす角度は、前記第２の方向に対して前記第１の開口部側壁がなす角度よりも小さく、
前記第２の方向に対して前記第２の溝部側壁がなす角度は、前記第２の方向に対して前記第２の開口部側壁がなす角度よりも小さく、
前記近接場光発生素子は、前記緩衝層を介して前記第１および第２の開口部側壁に対向し、前記溝部に近づくに従って互いの距離が小さくなる第１および第２の側面と、この第１および第２の側面を接続し、前記緩衝層を介して前記溝部に対向するエッジ部と、前記エッジ部の一端に位置し、近接場光を発生する近接場光発生部とを有し、
前記エッジ部において、前記導波路と前記緩衝層との界面において発生するエバネッセント光と結合することによって表面プラズモンが励起され、この表面プラズモンが前記エッジ部に沿って前記近接場光発生部に伝播され、この表面プラズモンに基づいて前記近接場光発生部より前記近接場光が発生されることを特徴とする近接場光発生装置。
【請求項２】
前記近接場光発生素子は、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｒｕ、Ａｕ、Ａｇ、ＣｕおよびＡｌからなるグループから選択された１つによって、またはこれらのうちの複数の元素からなる合金によって形成されていることを特徴とする請求項１記載の近接場光発生装置。
【請求項３】
上面と、この上面で開口し、この上面に平行な第１の方向に長い溝部とを有し、光を伝播させる導波路と、
前記導波路の上面に接する下面と、その反対側の上面と、この上面から前記下面にかけて貫通して前記溝部に連続する開口部とを有するクラッド層と、
前記第１の方向に長く、少なくとも一部が前記開口部内に収容された近接場光発生素子と、
前記溝部および開口部内において、前記導波路およびクラッド層と前記近接場光発生素子との間に介在する緩衝層とを備え、
前記クラッド層と緩衝層は、いずれも、前記導波路の屈折率よりも小さい屈折率を有し、
前記開口部は、前記導波路の上面に近づくに従って互いの距離が小さくなる第１および第２の開口部側壁を有し、
前記溝部は、前記第１の開口部側壁に連続する第１の溝部側壁と、前記第２の開口部側壁に連続する第２の溝部側壁とを有し、
前記導波路の上面に垂直な第２の方向に対して前記第１の溝部側壁がなす角度は、前記第２の方向に対して前記第１の開口部側壁がなす角度よりも小さく、
前記第２の方向に対して前記第２の溝部側壁がなす角度は、前記第２の方向に対して前記第２の開口部側壁がなす角度よりも小さく、
前記近接場光発生素子は、前記緩衝層を介して前記第１および第２の開口部側壁に対向し、前記溝部に近づくに従って互いの距離が小さくなる第１および第２の側面と、この第１および第２の側面を接続し、前記緩衝層を介して前記溝部に対向するエッジ部と、前記エッジ部の一端に位置し、近接場光を発生する近接場光発生部とを有し、
前記エッジ部において、前記導波路と前記緩衝層との界面において発生するエバネッセント光と結合することによって表面プラズモンが励起され、この表面プラズモンが前記エッジ部に沿って前記近接場光発生部に伝播され、この表面プラズモンに基づいて前記近接場光発生部より前記近接場光が発生される近接場光発生装置を製造する方法であって、
前記導波路およびクラッド層を形成する工程と、
前記導波路、クラッド層および緩衝層によって前記近接場光発生素子形成用のフレームが形成されるように、前記導波路の溝部および前記クラッド層の開口部内に前記緩衝層を形成する工程と、
前記フレーム内に前記近接場光発生素子を形成する工程と
を備えたことを特徴とする近接場光発生装置の製造方法。
【請求項４】
前記導波路およびクラッド層を形成する工程は、
後に前記溝部が形成されることによって前記導波路となる予備導波路を形成する工程と、
前記予備導波路の上に前記クラッド層を形成する工程と、
前記クラッド層をエッチングマスクとして前記予備導波路をエッチングして、前記予備導波路に前記溝部を形成することによって、前記導波路を完成させる工程とを含むことを特徴とする請求項３記載の近接場光発生装置の製造方法。
【請求項５】
前記導波路を完成させる工程は、エッチング選択比が１より大きい条件で、前記予備導波路をエッチングすることを特徴とする請求項４記載の近接場光発生装置の製造方法。
【請求項６】
前記緩衝層は原子層堆積法によって形成されることを特徴とする請求項３記載の近接場光発生装置の製造方法。
【請求項７】
磁気記録媒体に対向する媒体対向面と、
前記媒体対向面に配置された端面を有し、情報を前記磁気記録媒体に記録するための記録磁界を発生する磁極と、
請求項１記載の近接場光発生装置とを備え、
前記近接場光発生部は、前記媒体対向面に配置され、
前記近接場光発生装置は、前記記録磁界によって前記磁気記録媒体に情報を記録する際に前記磁気記録媒体に照射される近接場光を発生することを特徴とする熱アシスト磁気記録ヘッド。
【請求項８】
前記近接場光発生素子は、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｒｕ、Ａｕ、Ａｇ、ＣｕおよびＡｌからなるグループから選択された１つによって、またはこれらのうちの複数の元素からなる合金によって形成されていることを特徴とする請求項７記載の熱アシスト磁気記録ヘッド。
【請求項９】
請求項７記載の熱アシスト磁気記録ヘッドと、前記熱アシスト磁気記録ヘッドを支持するサスペンションとを備えたヘッドジンバルアセンブリ。
【請求項１０】
磁気記録媒体と、請求項７記載の熱アシスト磁気記録ヘッドと、前記熱アシスト磁気記録ヘッドを支持すると共に前記磁気記録媒体に対して位置決めする位置決め装置とを備えた磁気記録装置。
【請求項１】
上面と、この上面で開口し、この上面に平行な第１の方向に長い溝部とを有し、光を伝播させる導波路と、
前記導波路の上面に接する下面と、その反対側の上面と、この上面から前記下面にかけて貫通して前記溝部に連続する開口部とを有するクラッド層と、
前記第１の方向に長く、少なくとも一部が前記開口部内に収容された近接場光発生素子と、
前記溝部および開口部内において、前記導波路およびクラッド層と前記近接場光発生素子との間に介在する緩衝層とを備え、
前記クラッド層と緩衝層は、いずれも、前記導波路の屈折率よりも小さい屈折率を有し、
前記開口部は、前記導波路の上面に近づくに従って互いの距離が小さくなる第１および第２の開口部側壁を有し、
前記溝部は、前記第１の開口部側壁に連続する第１の溝部側壁と、前記第２の開口部側壁に連続する第２の溝部側壁とを有し、
前記導波路の上面に垂直な第２の方向に対して前記第１の溝部側壁がなす角度は、前記第２の方向に対して前記第１の開口部側壁がなす角度よりも小さく、
前記第２の方向に対して前記第２の溝部側壁がなす角度は、前記第２の方向に対して前記第２の開口部側壁がなす角度よりも小さく、
前記近接場光発生素子は、前記緩衝層を介して前記第１および第２の開口部側壁に対向し、前記溝部に近づくに従って互いの距離が小さくなる第１および第２の側面と、この第１および第２の側面を接続し、前記緩衝層を介して前記溝部に対向するエッジ部と、前記エッジ部の一端に位置し、近接場光を発生する近接場光発生部とを有し、
前記エッジ部において、前記導波路と前記緩衝層との界面において発生するエバネッセント光と結合することによって表面プラズモンが励起され、この表面プラズモンが前記エッジ部に沿って前記近接場光発生部に伝播され、この表面プラズモンに基づいて前記近接場光発生部より前記近接場光が発生されることを特徴とする近接場光発生装置。
【請求項２】
前記近接場光発生素子は、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｒｕ、Ａｕ、Ａｇ、ＣｕおよびＡｌからなるグループから選択された１つによって、またはこれらのうちの複数の元素からなる合金によって形成されていることを特徴とする請求項１記載の近接場光発生装置。
【請求項３】
上面と、この上面で開口し、この上面に平行な第１の方向に長い溝部とを有し、光を伝播させる導波路と、
前記導波路の上面に接する下面と、その反対側の上面と、この上面から前記下面にかけて貫通して前記溝部に連続する開口部とを有するクラッド層と、
前記第１の方向に長く、少なくとも一部が前記開口部内に収容された近接場光発生素子と、
前記溝部および開口部内において、前記導波路およびクラッド層と前記近接場光発生素子との間に介在する緩衝層とを備え、
前記クラッド層と緩衝層は、いずれも、前記導波路の屈折率よりも小さい屈折率を有し、
前記開口部は、前記導波路の上面に近づくに従って互いの距離が小さくなる第１および第２の開口部側壁を有し、
前記溝部は、前記第１の開口部側壁に連続する第１の溝部側壁と、前記第２の開口部側壁に連続する第２の溝部側壁とを有し、
前記導波路の上面に垂直な第２の方向に対して前記第１の溝部側壁がなす角度は、前記第２の方向に対して前記第１の開口部側壁がなす角度よりも小さく、
前記第２の方向に対して前記第２の溝部側壁がなす角度は、前記第２の方向に対して前記第２の開口部側壁がなす角度よりも小さく、
前記近接場光発生素子は、前記緩衝層を介して前記第１および第２の開口部側壁に対向し、前記溝部に近づくに従って互いの距離が小さくなる第１および第２の側面と、この第１および第２の側面を接続し、前記緩衝層を介して前記溝部に対向するエッジ部と、前記エッジ部の一端に位置し、近接場光を発生する近接場光発生部とを有し、
前記エッジ部において、前記導波路と前記緩衝層との界面において発生するエバネッセント光と結合することによって表面プラズモンが励起され、この表面プラズモンが前記エッジ部に沿って前記近接場光発生部に伝播され、この表面プラズモンに基づいて前記近接場光発生部より前記近接場光が発生される近接場光発生装置を製造する方法であって、
前記導波路およびクラッド層を形成する工程と、
前記導波路、クラッド層および緩衝層によって前記近接場光発生素子形成用のフレームが形成されるように、前記導波路の溝部および前記クラッド層の開口部内に前記緩衝層を形成する工程と、
前記フレーム内に前記近接場光発生素子を形成する工程と
を備えたことを特徴とする近接場光発生装置の製造方法。
【請求項４】
前記導波路およびクラッド層を形成する工程は、
後に前記溝部が形成されることによって前記導波路となる予備導波路を形成する工程と、
前記予備導波路の上に前記クラッド層を形成する工程と、
前記クラッド層をエッチングマスクとして前記予備導波路をエッチングして、前記予備導波路に前記溝部を形成することによって、前記導波路を完成させる工程とを含むことを特徴とする請求項３記載の近接場光発生装置の製造方法。
【請求項５】
前記導波路を完成させる工程は、エッチング選択比が１より大きい条件で、前記予備導波路をエッチングすることを特徴とする請求項４記載の近接場光発生装置の製造方法。
【請求項６】
前記緩衝層は原子層堆積法によって形成されることを特徴とする請求項３記載の近接場光発生装置の製造方法。
【請求項７】
磁気記録媒体に対向する媒体対向面と、
前記媒体対向面に配置された端面を有し、情報を前記磁気記録媒体に記録するための記録磁界を発生する磁極と、
請求項１記載の近接場光発生装置とを備え、
前記近接場光発生部は、前記媒体対向面に配置され、
前記近接場光発生装置は、前記記録磁界によって前記磁気記録媒体に情報を記録する際に前記磁気記録媒体に照射される近接場光を発生することを特徴とする熱アシスト磁気記録ヘッド。
【請求項８】
前記近接場光発生素子は、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｒｕ、Ａｕ、Ａｇ、ＣｕおよびＡｌからなるグループから選択された１つによって、またはこれらのうちの複数の元素からなる合金によって形成されていることを特徴とする請求項７記載の熱アシスト磁気記録ヘッド。
【請求項９】
請求項７記載の熱アシスト磁気記録ヘッドと、前記熱アシスト磁気記録ヘッドを支持するサスペンションとを備えたヘッドジンバルアセンブリ。
【請求項１０】
磁気記録媒体と、請求項７記載の熱アシスト磁気記録ヘッドと、前記熱アシスト磁気記録ヘッドを支持すると共に前記磁気記録媒体に対して位置決めする位置決め装置とを備えた磁気記録装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【公開番号】特開２０１０−２６７３６４（Ｐ２０１０−２６７３６４Ａ）
【公開日】平成２２年１１月２５日（２０１０．１１．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２９１７８３（Ｐ２００９−２９１７８３）
【出願日】平成２１年１２月２４日（２００９．１２．２４）
【出願人】（０００００３０６７）ＴＤＫ株式会社 (7,238)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１１月２５日（２０１０．１１．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１２月２４日（２００９．１２．２４）
【出願人】（０００００３０６７）ＴＤＫ株式会社 (7,238)
【Ｆターム（参考）】
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