開口部を有する金属膜とその形成方法、開口部を有する金属膜を備える光伝送モジュール及びそれを備える熱補助磁気記録ヘッド
【課題】開口部を有する光伝送用の金属膜とその形成方法、該開口部を有する金属膜を備える光伝送モジュール及びそれを備える熱補助磁気記録ヘッドを提供する。
【解決手段】開口部の入口及び出口のサイズが異なり、前記開口部の側面は、曲面であることを特徴とする金属膜及びその形成方法を提供する。また、金属膜を出力端に備える光伝送モジュール及びこのような光伝送モジュールを光学的加熱手段として含む熱補助磁気記録ヘッドを提供する。
【解決手段】開口部の入口及び出口のサイズが異なり、前記開口部の側面は、曲面であることを特徴とする金属膜及びその形成方法を提供する。また、金属膜を出力端に備える光伝送モジュール及びこのような光伝送モジュールを光学的加熱手段として含む熱補助磁気記録ヘッドを提供する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気記録ヘッドに係り、さらに詳細には、近接場の強度を増大させうるＣ型ナノ開口部（Ｃ―ｓｈａｐｅｄ ｎａｎｏ―ａｐｅｒｔｕｒｅ）を有する金属膜とその形成方法、前記金属膜を備える光伝送モジュールとそれを備える熱補助磁気記録ヘッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
磁気記録ヘッドに関する技術及び磁気記録方法の発展につれて磁気記録媒体に対する記録密度も上昇しつつある。しかし、記録密度が高くなることによって、磁気記録媒体の最小単位情報が記録される領域、すなわち、ビットサイズが縮小されながら、ビットサイズは、超常磁性効果の影響を受けるようになる。これにより、磁気記録媒体でビットサイズの熱的不安定性が増大して、さらに高い記録密度を実現することが困難である。
【０００３】
データの熱的安定性を高めるためには、一般的に保磁力の大きい材料が磁気記録媒体として使われる。保磁力の大きい材料を記録媒体として使用する場合、データを記録するためにさらに大きい磁場が必要となる。しかし、磁気記録ヘッドで発生する磁場の強度は一定レベルで飽和されるので、保磁力の大きい材料を使用すれば、記録が不可能になるおそれがある。
【０００４】
このような問題は、データが記録される領域を先に加熱した後、加熱された領域にデータを記録する熱補助磁気記録（Ｈｅａｔ Ａｓｓｉｓｔｅｄ Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｒｅｃｏｒｄｉｎｇ：以下、ＨＡＭＲという）方式を利用することによってある程度解消できる。
ＨＡＭＲ方式でデータ記録領域を加熱するための手段として光伝送モジュールが使われる。前記光伝送モジュールは、レーザーダイオードのような光源から発生した光を伝送する光導波路を備える。前記導波路の光放出面部分には、伝送された光のエネルギー分布を変えて強化された近接場を発生させるナノ開口部が備えられる。
【０００５】
ＨＡＭＲ方式でデータが記録される領域は、キュリー温度近くまで加熱されるので、ＨＡＭＲ方式が適用される磁気記録ヘッドに備えられた光伝送モジュールは、記録密度を高めるために、スポットサイズが小さく、加熱するのに十分な強度を有する光を放出する必要がある。
【０００６】
これまで多様なＨＡＭＲ方式用の光伝送モジュールが紹介されたが、大部分の光伝送モジュールは、正方形開口部や円形開口部またはＣ型開口部を含む。
正方形や円形開口部を含む光伝送モジュールの場合、開口部のサイズが入射光波長の１％未満である時、光出力は、（波長）−４に比例して減少する。
【０００７】
Ｃ型開口部を含む光伝送モジュールの場合、自己ヘッドのメインポールを開口部の突出部（リッジ）として利用する場合がある。この場合、磁場と光との間の距離を最小化できるが、熱によって前記メインポールの磁気的特性が減少しうる。
さらに、ナノ開口部の形状及びサイズが最大の近接場強化のために依然として最適化されていない。特に、導波路の出射面とナノ開口部の入口とのカップリング効率、及びナノ開口部の出口での光スポットプロファイルが個別的に考慮されて最適化されていない。したがって、光スポットのサイズを減らし、近接場強化効果を極大化するためには、従来のナノ開口部の構造的単純さを脱皮する試みが必要である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明が解決しようとする技術的課題は、前記従来の問題点を改善するためのものであって、光導波路から出力される光の出力損失を減らし、スポットサイズを減らすことができる開口部を有する金属膜を提供するところにある。
本発明が解決しようとする他の技術的課題は、前記開口部を有する金属膜の形成方法を提供するところにある。
【０００９】
本発明が解決しようとするさらに他の技術的課題は、前記金属膜を備える光伝送モジュールを提供するところにある。
本発明が解決しようとするさらに他の技術的課題は、前記光伝送モジュールを備えて記録密度を高めることができるＨＡＭＲヘッドを提供するところにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記技術的課題を達成するために、本発明は、開口部を有する光伝送用の金属膜において、前記開口部の入口及び出口のサイズが異なり、前記開口部の側面は、曲面であることを特徴とする金属膜を提供する。
前記開口部は、前記金属膜の突出部（ｒｉｄｇｅ）によって断面Ｃ型に形成されうる。
前記突出部の断面サイズは、前記突出部の始点と終点とで異なりうる。
【００１１】
前記開口部の入口と出口との間の任意の位置で切った前記開口部の断面は、前記開口部に入射する入射光と共振を起こす形状を有しうる。
前記開口部の入口と出口との間の任意の位置で前記開口部の長軸方向の幅は、後述の数式３によって決定されうる。
【００１２】
前記開口部の入口（ｚ＝０）と出口（ｚ＝ｔ）との間の任意の位置（ｚ）で前記突出部の幅（ｓ）は、後述の数式１によって決定されうる。
前記他の技術的課題を達成するために、本発明は、基板上に突出部を有する第１金属膜を形成するが、前記突出部の幅が位置によって異なって形成する段階と、前記第１金属膜上に前記突出部を覆う感光膜パターンを形成する段階と、前記感光膜パターンを覆うように前記第１金属膜上に第２金属膜を形成する段階とを含むが、前記感光膜パターンは、位置によって幅を異なって形成し、側面は曲面となるように形成することを特徴とする開口部を有する金属膜の形成方法を提供する。
【００１３】
前記突出部を有する第１金属膜を形成する段階は、前記基板上に均一な厚さの金属膜を形成する段階と、前記金属膜上に前記突出部を定義するマスクを形成する段階と、前記マスクの周りの前記金属膜の一部厚さを除去する段階と、前記マスクを除去する段階とを含む。
【００１４】
前記突出部の始点と終点との間での前記感光膜パターンの幅は、後述の数式３を満たし、前記突出部上に形成される厚さ（ｄ）は、Ｍとなるように形成しうる。
このとき、Ｍは、前記感光膜パターンに入射される光によって決定される定数であって、前記突出部の終点と該終点と対向する前記第２金属膜との間の最短距離である。Ｍは、後述の数式２によって決定されうる。
【００１５】
前記突出部を定義する前記マスクの幅は、数式１によって決定されうる。
前記金属膜の形成方法の場合に、前記数式１のｔは、前記突出部のＺ軸方向の厚さである。ｚは、前記突出部の始点と終点とがＺ軸上にある時、前記時点（ｚ＝０）と終点（ｚ＝ｔ）間の位置値である。
【００１６】
前記金属膜の形成方法は、前記第２金属膜を形成する段階後、前記突出部の幅の狭い終断面（終点）が露出されるように、前記第２金属膜、前記感光膜パターン、前記第１金属膜、及び前記基板の端部を研磨する段階をさらに含みうる。
前記金属膜の形成方法は、前記第２金属膜を形成する段階後、前記感光膜パターンを除去する段階をさらに含みうる。
【００１７】
前記さらに他の技術的課題を達成するために、本発明は、光導波路、及び前記導波路の出力端に付着された前記開口部を有する金属膜を備えることを特徴とする光伝送モジュールを提供する。
前記開口部は、テーパ型でありうる。
【００１８】
前記開口部の入口の幅及び高さのうち少なくともいずれか一つは、前記開口部の出口の幅または高さより大きくありうる。
前記開口部の入口は、入射光と共振を起こす形状を有しうる。
前記開口部の出口は、入射光と共振を起こす形状を有しうる。
【００１９】
前記開口部の入口及び出口の面積は、同一でありうる。
前記開口部の入口と出口との間の前記開口部の断面は、入射光と共振を起こす形状を有しうる。
【００２０】
前記開口部の断面は、長方形の第１部分と、前記第１部分の長軸に沿う両側部から前記第１部分と垂直ないずれか一方向に延長されて互いに離隔された二つの第２部分とからなり、前記第１部分の長軸長をａ、前記第１部分の短軸長をｄ、前記第２部分の延長された長さをｂ／２、前記第２部分間の離隔距離をｓ、前記金属膜の厚さ（前記開口部の深さ）をｔとすれば、前記開口部の入口（ｚ＝０）と出口（ｚ＝ｔ）との間の位置（ｚ）で、前記ａは数式３によって、ｓは数式１によって決定され、ｂは２Ｍ、ｄはＭでありうる。
【００２１】
前記さらに他の技術的課題を達成するために、本発明は、磁気記録媒体にデータを記録するためのメインポールとリターンポールとを含む磁気記録部を備え、前記磁気記録媒体の記録予定領域を加熱するための光学的加熱手段を備えるＨＡＭＲヘッドにおいて、前記光学的加熱手段は、入口及び出口のサイズが異なり、側面が曲面である開口部を有することを特徴とするＨＡＭＲヘッドを提供する。
【００２２】
前記光学的加熱手段は、光源から照射された光を伝送する光導波路、及び前記導波路の出力端に付着されて前記開口部が形成された金属膜を備えうる。
前記光源と前記光導波路との間にプリズムカプラーまたはグレーティングカップラーがさらに備えられうる。
【００２３】
前記開口部のあらゆる特徴は、前記光伝送モジュールで説明した通りである。
前記開口部は、前記導波路の出力端自体に形成されたものでありうる。
前記金属膜、前記光伝送モジュール及び前記ＨＡＭＲヘッドで、前記開口部の入口の周りに溝部がさらに備えられうる。このとき、前記溝部は、リング型でありうる。前記リング型溝部の外半径は、前記開口部に入射される入射光の波長の０．５〜１．５倍でありうる。
【００２４】
このような本発明を利用すれば、前記開口部の構造的特徴によって前記開口部の光出射面での光強度及び光出力が全て増大する。このような効果は、前記開口部の周りに溝部を形成することによってさらに増大する。
【００２５】
したがって、本発明のこのような開口部を採用した光伝送モジュールを備えるＨＡＭＲヘッドは、光強度が高く、スポットサイズが小さいながら対称である光を放出できるので、データ記録密度を高めることができる。
また、本発明のＨＡＭＲヘッドは、メインポールを開口部を有する金属膜の突出部として利用しないので、熱によってメインポールの磁気的特性が減少することを防止できる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明の金属膜で光の通過する開口部の光入射面と光放出面との形状が異なる。本発明の開口部の幅は、前記光入射面から前記光放出面に行くほど狭くなるか、広くなりうる。
また、前記開口部の構造的特徴によって、前記開口部の光出射面での光強度及び光出力が全て増大する。このような効果は、前記開口部の周りに溝部を形成することによってさらに増大する。
【００２７】
したがって、本発明の開口部を採用した光伝送モジュールを備えるＨＡＭＲヘッドは、光強度が高く、スポットサイズが小さいながら、対称である光を放出できるので、データ記録密度を高めることができる。
また、本発明のＨＡＭＲヘッドは、メインポールを開口部を有する金属膜の突出部として利用しないので、熱によってメインポールの磁気的特性が減少することを防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、本発明の実施形態による開口部を有する金属膜とその形成方法、開口部を有する金属膜を備える光伝送モジュール、及びそれを備える熱補助磁気記録ヘッドを添付された図面を参照して詳細に説明する。この過程で図面に示された層や領域の厚さは、明細書の明確性のために誇張して示した。
まず、本発明の実施形態によるＣ型ナノ開口部（以下、開口部、と言う）を備えた金属膜について説明する。
【００２９】
<第１実施形態>
図１は、本発明の第１実施形態による開口部Ａを備えた金属膜Ｃ１の立体図である。
図１を参照すれば、開口部Ａの入口及び出口のサイズは異なる。そして、開口部Ａの側面は曲面である。開口部Ａは、四角形のコンタクトホールの底に突出部Ｒが形成されたものと同じ形状である。金属膜Ｃ１は、Ｚ軸を中心として逆時計回り方向に９０°回転した状態で使われうる。このとき、開口部Ａは、金属膜Ｃ１の突出部ＲによってＣ型でありうる。金属膜Ｃ１の回転角によって、開口部Ａは、Ｃ型以外の他の形態に表現できるが、本説明では便宜上、開口部ＡをＣ型であると記述する。
【００３０】
開口部ＡのＹ軸方向の幅（ａ）は、入口で広く、出口で狭い。開口部ＡのＹ軸方向の幅（ａ）は、入口で４Ｍ、出口で３Ｍでありうる。そして、開口部ＡのＸ軸方向の幅は、突出部Ｒが存在する領域でＭであり、突出部Ｒ以外の部分で２Ｍである。開口部ＡのＸ軸方向の幅は、開口部Ａの入口から出口まで同一である。開口部Ａの幅を示す値でＭは、開口部Ａに入射される光の波長によって決定される定数であるが、例えば入射光の波長が７８０ｎｍである時、Ｍは９０ｎｍ程度となる。Ｍについては後述する。突出部ＲのＹ軸方向の幅も開口部Ａの入口で広く、出口で狭い。しかし、突出部ＲのＸ軸方向の幅（開口部Ａが回転なしに図１に示された状態のままで使われる場合には高さ）は、開口部Ａの入口から出口まで同一である。
【００３１】
結果として、開口部Ａと突出部Ｒとは、全体的な形状が入口から出口側に行くほど幅の狭くなる形態である。
このような開口部Ａを備えた金属膜Ｃ１において、示したように、開口部Ａの突出部ＲがＺ軸方向に形成されているとすれば、開口部Ａの深さによる、すなわちＺ軸方向による突出部Ｒの幅（ｓ）は、次の数式１によって決定される。
【数１】
【００３２】
数式１で、Ｍは、開口部Ａに入射される入射光の周波数と開口部Ａの共振周波数とが同一になる共振条件を満たすための、突出部Ｒが存在する領域での開口部ＡのＸ軸方向の幅（ｄ）である。すなわち、Ｍは、突出部Ｒの成長方向（Ｘ軸方向）への終点（現在の図面では上面）とこの部分と対向する金属膜Ｃ１との間の最短距離である。Ｍは、開口部Ａに入射される入射光によって異なりうる。
【００３３】
数式１のＭは、次の数式２によって決定される。
【数２】
【００３４】
ここで、ａ、ｂ、ｄ及びｓは、それぞれ３Ｍ、２Ｍ、Ｍ及びＭであり、λｃは、入射光の遮断波長である。このとき、ｂは、突出部Ｒ以外の部分で開口部ＡのＸ軸方向の幅であり、ｄは、突出部Ｒが存在する領域で開口部ＡのＸ軸方向の幅である。
数式２で遮断波長は、開口部Ａに入射される入射光の波長であるので、Ｍは、入射光の波長によって異なるということが分かる。例えば、前記のように入射光の波長が７８０ｎｍである時、Ｍは９０ｎｍ程度である。
【００３５】
また、数式１でｔは、開口部Ａを有する金属膜Ｃ１のＺ軸方向の厚さであって、光放出量を最大とする開口部Ａの最適厚さである。すなわち、金属膜Ｃ１のＺ軸方向厚さを増加させながら電場強度及び光出力量の変化を測定することによって、前記ｔが決定される。金属膜Ｃ１の材質が金（Ａｕ）であり、入射光の波長が７８０ｎｍである時、開口部Ａの最適厚さ（ｔ）は、２８０ｎｍ程度となる。
【００３６】
一方、開口部Ａの入口（ｚ＝０）と出口（ｚ＝ｔ）との間の位置（ｚ）で開口部ＡのＹ軸方向の幅（ａ）は、次の数式３によって決定される。前記開口部ＡのＹ軸方向の幅（ａ）は、開口部Ａの長軸方向の幅（ａ）という。
【数３】
【００３７】
数式３で、ａ０は３．９６２３１であり、ａ１は−０．００１３７であり、ａ２は−０．０００２である。
入射光が決定されれば、開口部Ａのｂ（＝２Ｍ）とｄ（＝Ｍ）は、数式２によって決定される固定値であるので、開口部Ａの所定の深さで、すなわち、所定のｚ値で数式１及び３から突出部Ｒの幅（ｓ）と開口部Ａの幅（ａ）とが決定されれば、前記所定のｚ値で開口部Ａの断面形状が決定される。このように決定された開口部Ａの断面に入射する入射光の周波数（遮断周波数）と開口部Ａの共振周波数とは同一になる。
【００３８】
図１において、突出部Ｒの幅（ｓ）と開口部Ａの幅（ａ）とは、それぞれ数式１と３とを満たす。したがって、開口部Ａをその入口と出口との間の位置でＺ軸に垂直な方向に切った場合、開口部Ａ断面の形状は、開口部Ａに入射する入射光の周波数と開口部Ａの共振周波数とが同一になる共振条件を満たす。
【００３９】
このように、開口部ＡをＺ軸に垂直な方向に切ったとき、その断面形状が前記共振条件を満たせば、開口部Ａは、共振領域を有すると定義する。
図１に示す開口部Ａの入口面積と出口面積とは、前記共振条件を満たす同時に面積も同一である。しかし、数式１と３の関数形態を考慮すれば、開口部Ａの入口と出口との間でＺ軸に垂直な方向に切った開口部Ａの断面面積は、開口部Ａの入口面積及び出口面積と異なるということが分かる。
【００４０】
図２は、図１に示す開口部Ａの入口面、中央面及び出口面を示す。
図２において、一番左側は、開口部Ａの正面から見た形状、すなわち開口部Ａの正面図であり、一番右側は、開口部Ａの背面から見た形状、すなわち開口部Ａの背面図であり、中央は、開口部Ａの入口と出口との間の中央で切った開口部Ａの断面を示す。
【００４１】
図２を参照すれば、開口部Ａの入口で突出部Ｒの幅が３Ｍであり、開口部Ａの出口で突出部Ｒの幅はＭであり、開口部Ａの入口と出口との間で突出部Ｒの幅は、数式１によって決定される値（ｓ）である。そして、開口部Ａの突出部Ｒが存在する領域での高さはＭであり、突出部Ｒ以外の部分で開口部Ａの高さは２Ｍである。また、開口部Ａの入口のＹ軸方向幅は４Ｍであり、出口のＹ軸方向幅は３Ｍであり、入口と出口との間でＹ軸方向幅は、数式３によって決定される値（ａ）である。
【００４２】
図３は、図１をＸ軸に垂直であり、Ｙ軸及びＺ軸に平行な方向に開口部Ａを過ぎるように金属膜Ｃ１を切開した結果を示す。図３を通じて突出部Ｒの上面及び開口部Ａの平面形態がさらに明確に理解される。
図３を参照すれば、突出部Ｒの上面の開口部Ａの入口に位置した両端と突出部Ｒ上面の開口部Ａの出口に位置した両端とを連結する線は、直線である。言い換えれば、突出部Ｒの側面と上面との境界線は直線である。これは、数式１から当然の結果である。
【００４３】
具体的に説明すれば、数式１でｓは、開口部Ｃ１の入口と出口との間にある任意値に対して、すなわち、Ｚ軸上の任意値に対して一次関数であるので、数式１のｓと定義される線は、直線となる。突出部Ｒの幅は、下面から上面に行くほど、すなわちＸ軸方向に変化がないので、数式１によって決定される突出部Ｒの幅（ｓ）は、突出部Ｒの上面の幅と同じになる。したがって、図３に示す突出部Ｒの上面の開口部Ａの入口に位置した両端と開口部Ａの出口に位置した両端とを連結する線は、数式１のsによって決定される直線となる。
【００４４】
図３で開口部Ａの左右境界線（以下、境界線）、すなわち開口部Ａの幅（ａ）の変化を示す線は曲線であるが、このような結果は、数式３から予想された結果である。
数式３でａは、ｚ値に対して２次関数であり、開口部Ａの幅（ａ）は、Ｘ軸方向に変化がないので、数式３で表現される線、すなわち決定される開口部Ａ幅（ａ）の変化を示す前記境界線は、曲線となる。
【００４５】
このように、突出部Ｒの幅（ｓ）と開口部Ａの幅（ａ）とを決定する数式１と３は、ｚ値に対する比例関係が互いに異なるため、開口部Ａの入口と出口との間の任意の位置でＺ軸に垂直な方向に金属膜Ｃ１を切ったときに露出される開口部Ａの断面の面積は、開口部Ａの入口面積と異なり、出口面積とも異なる。
【００４６】
<第２実施形態>
本発明の第２実施形態による開口部の特徴は、第１実施形態による金属膜Ｃ１で開口部Ａの周りに溝部を備えるのにある。以下では、前記第１実施形態による金属膜Ｃ１を第１金属膜Ｃ１という。
【００４７】
図４は、本発明の第２実施形態による開口部を有する金属膜（以下、第２金属膜）の一例を示す。
図４を参照すれば、第２金属膜Ｃ２は、第１金属膜Ｃ１の開口部Ａ及びリング型溝部Ｇを有する。リング型溝部Ｇは、開口部Ａの周りに形成されている。リング型溝部Ｇの外半径は、第２金属膜Ｃ２に入射される光の波長の０．５〜１．５倍でありうる。例えば、前記入射光の波長が７８０ｎｍである時、リング型溝部Ｇの外半径は、７８０ｎｍでありうる。このとき、リング型溝部Ｇの内半径及び深さは、それぞれ５４０ｎｍ及び５０ｎｍ程度でありうる。リング型溝部Ｇの外半径、内半径及び深さは、第２金属膜Ｃ２に入射される光の種類及び第２金属膜Ｃ２のサイズによって異なりうる。
【００４８】
このような第２金属膜Ｃ２では、リング型溝部Ｇの存在によって表面プラズモン効果が現れるので、開口部Ａの近接場強化効果はさらに増大する。
これを確認するために、本発明者は、第２金属膜Ｃ２に対してＦＤＴＤ（Ｆｉｎｉｔｅ Ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ Ｔｉｍｅ Ｄｏｍａｉｎ）シミュレーションを行った。前記シミュレーションで第２金属膜Ｃ２の材質は金（Ａｕ）であり、Ｚ軸方向の厚さは２８０ｎｍとし、第２金属膜Ｃ２の開口部Ａ及びリング型溝部Ｇに入射される光の波長は７８０ｎｍとした。
【００４９】
前記シミュレーション結果、第２金属膜Ｃ２の開口部Ａを通過した光の強度（電場の強度）は２２．５１４９（Ｖ２／ｍ２）、光出力量（Ｐｏｗｅｒ Ｔｈｒｏｕｇｈｐｕｔ：ＰＴ）は３．７６９７、スポットのＸ軸及びＹ軸方向の半値全幅（ｆｕｌｌ ｗｉｄｔｈ ｏｆ ｈａｌｆ ｍａｘｉｍｕｎ）は、それぞれ１４０ｎｍ及び１４５ｎｍであった。
このようなシミュレーション結果は、前記第２金属膜Ｃ２の開口部Ａを通過した光の電場の強度及びＰＴが従来のＣ型開口部より３倍程度増加したことを示す。
【００５０】
一方、本発明の開口部Ａは、前記のように光入射面の幅が光出射面の幅よりも広く、高さは同じ場合が望ましいが、前記場合と異なってもよい。例えば、本発明の開口部Ａの光入射面の高さが光出射面より高くてもよい。また、前記光入射面の幅と高さとがいずれも出射面のそれらより大きくてもよい。
【００５１】
次に、本発明の実施形態による開口部を備える金属膜の形成方法を図５Ａないし図５Ｅを参照して説明する。
図５Ａを参照すれば、基板ＳＵＢ上に均一な厚さの第１金属膜Ｍ１を形成する。第１金属膜Ｍ１は、金（Ａｕ）膜でありうる。第１金属膜Ｍ１上にマスクＰＲを形成する。マスクＰＲは、感光膜でありうる。マスクＰＲの幾何学的形態及び寸法は、図４に示す突出部Ｒと同一でありうる。
【００５２】
図５Ｂを参照すれば、マスクＰＲの周りの第１金属膜Ｍ１を所定の厚さになるまでエッチングしてマスクＰＲを除去する。このようにして、第１金属膜Ｍ１に突出部５０が形成される。突出部５０は、マスクＰＲの形状がそのまま転写されたものであるので、突出部５０の幾何学的形態と寸法は、図１の突出部Ｒと同一になる。
【００５３】
次に、図５Ｃを参照すれば、第１金属膜Ｍ１上に突出部５０を覆う感光膜パターンＰを形成する。
具体的に説明すれば、突出部５０の周りの第１金属膜Ｍ１上に突出部５０を覆う感光膜（図示せず）を形成する。次いで、前記感光膜上に感光膜パターンＰを限定するマスク（図示せず）を形成する。したがって、前記マスクの形状と寸法は、感光膜パターンＰと同一であることが望ましい。前記マスクを形成した後、露光及び現像工程を経て前記マスクの周りの感光膜を除去する。そして、前記マスクも除去する。このようにして、感光膜パターンＰが形成される。このとき、感光膜パターンＰは、最終的に図１に示す開口部を定義するので、感光膜パターンＰは、その幅（ａ）が数式３に従うように形成する。感光膜パターンＰは、露光工程によって前記マスク形状が転写された結果であるので、前記マスクは、その幅が数式３を満たすように形成されたものを使用する。
【００５４】
示してはいないが、突出部５０の幅が広い終断面（始点：１）から延長される感光膜パターン部分は、導波路の一部となりうる。
一方、前記露光及び現像工程によって前記マスクの周りの感光膜を除去する時、突出部５０の幅の狭い終断面（終点：２）を露出させてもよい。すなわち、感光膜パターンを突出部５０の両側面と上面及び幅の広い終断面１のみを覆うように形成させてもよい。この時にも、幅の広い終断面１から延長される感光膜パターン部分は、導波路の一部となりうる。
図５Ｄを参照すれば、感光膜パターンＰを覆うように、第１金属膜Ｍ１上に第２金属膜Ｍ２を形成する。第２金属膜Ｍ２は、Ａｕ膜でありうる。
【００５５】
図５Ｅを参照すれば、第２金属膜Ｍ２を形成した後、突出部５０の幅の狭い終断面（終点：２）が露出されるように、第２金属膜Ｍ２、感光膜パターンＰ、第１金属膜Ｍ１、及び基板ＳＵＢの端部を研磨する。前記研磨は、ＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）でありうる。この結果、入口と出口とを結ぶ側面が曲面である開口部Ａを有する金属膜が形成される。開口部Ａは、感光膜パターンＰ自体でありうる。あるいは、その後に感光膜パターンＰを除去して開口部Ａを空き空間となるようにしてもよい。
前記のような本発明の開口部Ａを形成する時、前述の通り、開口部Ａの入口と連結される導波路の一部を共に形成してもよい。前記導波路の一部は、金属膜と感光膜の積層膜とから形成された部分である。
【００５６】
次に、本発明の実施形態による光伝送モジュール（以下、本発明の光伝送モジュール）について説明する。
図６を参照すれば、本発明の光伝送モジュールは、光導波路２００と、開口部２５０が形成された金属膜３００とを備える。金属膜３００は、光導波路２００の光出力端に付着されている。光導波路２００の光入力端に光源、例えばレーザーダイオードが付着されうる。光導波路２００の光出力端と対向する後面は、傾斜面ＳＬである。これにより、光導波路２００の光入力端を介して入射された光は、光導波路２００を進んで傾斜面ＳＬで反射された後、光出力端と金属膜３００の開口部２５０とを介して出力される。開口部２５０は、透明な絶縁膜、例えば感光膜から充填されうる。そして、光導波路２００と金属膜３００とのカップリング方式及びカップリング面の位置は、異なりうる。また、開口部２５０を有する金属膜３００は、図７に示すように開口部２５０の周りに溝部Ｇを備えうる。
【００５７】
次に、本発明の実施形態によるＨＡＭＲヘッドを説明する。
図８を参照すれば、本発明の実施形態によるＨＡＭＲヘッドＨＤ１は、磁気記録媒体に磁場を印加するメインポールＭＰと、メインポールＭＰと磁気的に連結されて磁路を形成するリターンポールＲＰとを含む磁気記録部ＭＲＡを備える。メインポールＭＰとリターンポールＲＰの記録媒体（図示せず）と近接した部分は、狭い間隔を維持し、トラック幅と同一またはそれより狭い幅を有している。ＨＡＭＲヘッドＨＤ１は、また前記記録媒体のデータ記録領域を加熱するための手段として、前記データ記録領域に光を照射する光伝送モジュールＬＤＭを備える。光伝送モジュールＬＤＭは、データ記録に先立ってデータが記録される領域を加熱できるように、メインポールＭＰの直前に位置する。光伝送モジュールＬＤＭは、図６及び図７に示す光伝送モジュールと同一でありうる。
【００５８】
光伝送モジュールＬＤＭの光導波路ＷＧを介して放出された光は、開口部が形成された金属膜ＮＡを経て前記記録媒体の前記データ記録領域に照射される。金属膜ＮＡは、図１及び図４に示す金属膜のうちいずれか一つである。このとき、金属膜ＮＡは、開口部の幅の狭い部分が前記記録媒体を向かうように、光導波路ＷＧの出力端に付着される。金属膜ＮＡの開口部を介して放出される光の強度と光放出量は、従来よりも全て増加する。
【００５９】
ＨＡＭＲヘッドＨＤ１は、傾斜面ＳＬの第１面２０に装着されている。第１面２０は、傾斜面ＳＬの記録媒体と対向する底面１０に垂直である。このとき、ＨＡＭＲヘッドＨＤ１は、メインポールＭＰ、リターンポールＲＰ、及び金属膜ＮＡのいずれもが前記記録媒体を向かうように装着される。
【００６０】
磁気記録部ＭＲＡは、記録磁場を発生させるコイルＣ、コイルＣによって形成された磁場を利用して前記記録媒体にデータを記録するメインポールＭＰ、及びリターンポールＲＰ、光伝送モジュールＬＤＭの上側のメインポールＭＰに付着されたサブヨークＳＹを備える。
一方、光導波路ＷＧに光を供給する光源（図示せず）と光導波路ＷＧとは、直接接合を通じて結合（ｂｕｔｔ ｃｏｕｐｌｉｎｇ）されうる。また、前記光源と光導波路ＷＧとは、プリズムカプラーやグレーティングカップラーを媒介として結合されうる。
【００６１】
図９は、本発明の他の実施形態によるＨＡＭＲヘッドを示す。本発明の他の実施形態によるＨＡＭＲヘッドは、前記本発明の実施形態によるＨＡＭＲヘッドで改良されたものであり、図８及び図９で同じ図面符号は、同じ構成要素を示す。
図８に示すＨＡＭＲヘッドＨＤ１が記録用ヘッドであれば、図９に示すＨＡＭＲヘッドＨＤ２は、記録及び再生用ヘッドである。
【００６２】
図９を参照すれば、ＨＡＭＲヘッドＨＤ２で傾斜面ＳＬの第１面２０から順次に第１及び第２絶縁膜Ｄ１、Ｄ２が備えられている。第１及び第２絶縁膜Ｄ１、Ｄ２は、その下端が傾斜面ＳＬの下面と一致するように備えられている。第１及び第２絶縁膜Ｄ１、Ｄ２の間に再生電極ＲＥが存在する。再生電極ＲＥは、下端が第１及び第２下端に一致するように備えられうる。再生電極ＲＥを通じて前記記録媒体に記録された情報を読み取る。
【００６３】
以上の説明で、多くの事項が具体的に記載されているが、これらは、発明の範囲を限定するものではなく、望ましい実施形態の例示として解釈されねばならない。例えば、本発明が属する技術分野で当業者ならば、ＨＡＭＲヘッドＨＤ１、ＨＤ２で構成要素の位置を変えることができ、構成要素の種類をより多様化することが可能である。
【００６４】
また、本発明のＣ型ナノ開口部を有する光伝送モジュールは、ＨＡＭＲヘッドだけでなく、単分子検出（ｓｉｎｇｌｅ ｍｏｌｅｃｕｌｅ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ）、分光（ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）、及びナノ粒子操作（ｎａｎｏ ｐａｒｔｉｃｌｅ ｍａｎｉｐｕｌａｔｉｏｎ）のための装置に応用されうる。
【００６５】
さらに、本発明の技術思想は、量子ドット、ナノパターン、及びナノワイヤーを使用する保存装置に応用されうる。
また、前述した本発明の金属膜で開口部の側面は、曲面でなく平面であってもよい。したがって、本発明の範囲は、説明された実施形態によって決定されず、特許請求範囲に記載された技術的思想によって決定されねばならない。
【産業上の利用可能性】
【００６６】
本発明は、磁気記録関連の技術分野に好適に用いられる。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】本発明の第１実施形態による開口部を有する金属膜を示す立体図である。
【図２】図１に示す金属膜の正面図と背面図、及び開口部の入口と出口との間でＺ軸に垂直に切った断面図である。
【図３】図１に示す金属膜の突出部及び開口部をＺ軸と平行で、Ｘ軸に垂直に切った平面図である。
【図４】本発明の第２実施形態による開口部を有する金属膜を示す立体図である。
【図５Ａ】本発明の実施形態による開口部を有する金属膜の形成方法を段階別に示す立体図である。
【図５Ｂ】本発明の実施形態による開口部を有する金属膜の形成方法を段階別に示す立体図である。
【図５Ｃ】本発明の実施形態による開口部を有する金属膜の形成方法を段階別に示す立体図である。
【図５Ｄ】本発明の実施形態による開口部を有する金属膜の形成方法を段階別に示す立体図である。
【図５Ｅ】本発明の実施形態による開口部を有する金属膜の形成方法を段階別に示す立体図である。
【図６】図１に示す金属膜を備える光伝送モジュールの立体図である。
【図７】図４に示す金属膜を備える光伝送モジュールの立体図である。
【図８】本発明の実施形態による記録専用ＨＡＭＲヘッドの立体図である。
【図９】本発明の実施形態による記録及び再生用ＨＡＭＲヘッドの立体図である。
【符号の説明】
【００６８】
１０ 記録媒体と対向する底面
２０ 傾斜面の第１面
２００ 光導波路
３００ 金属膜
ａ 開口部の幅
Ａ 開口部
Ｃ コイル
Ｃ１、Ｃ２ 金属膜
Ｄ１、Ｄ２ 第１及び第２絶縁膜
ＨＤ１、ＨＤ２ ＨＡＭＲヘッド
ＬＤＭ 光伝送モジュール
ＭＰ メインポール
ＭＲＡ 磁気記録部
ＮＡ 金属膜
Ｒ 突出部（リッジ）
ＲＥ 再生電極
ＲＰ リターンポール
ｓ 突出部（リッジ）の幅
ＳＬ 傾斜面
ＳＹ サブヨーク
ＷＧ 光導波路
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気記録ヘッドに係り、さらに詳細には、近接場の強度を増大させうるＣ型ナノ開口部（Ｃ―ｓｈａｐｅｄ ｎａｎｏ―ａｐｅｒｔｕｒｅ）を有する金属膜とその形成方法、前記金属膜を備える光伝送モジュールとそれを備える熱補助磁気記録ヘッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
磁気記録ヘッドに関する技術及び磁気記録方法の発展につれて磁気記録媒体に対する記録密度も上昇しつつある。しかし、記録密度が高くなることによって、磁気記録媒体の最小単位情報が記録される領域、すなわち、ビットサイズが縮小されながら、ビットサイズは、超常磁性効果の影響を受けるようになる。これにより、磁気記録媒体でビットサイズの熱的不安定性が増大して、さらに高い記録密度を実現することが困難である。
【０００３】
データの熱的安定性を高めるためには、一般的に保磁力の大きい材料が磁気記録媒体として使われる。保磁力の大きい材料を記録媒体として使用する場合、データを記録するためにさらに大きい磁場が必要となる。しかし、磁気記録ヘッドで発生する磁場の強度は一定レベルで飽和されるので、保磁力の大きい材料を使用すれば、記録が不可能になるおそれがある。
【０００４】
このような問題は、データが記録される領域を先に加熱した後、加熱された領域にデータを記録する熱補助磁気記録（Ｈｅａｔ Ａｓｓｉｓｔｅｄ Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｒｅｃｏｒｄｉｎｇ：以下、ＨＡＭＲという）方式を利用することによってある程度解消できる。
ＨＡＭＲ方式でデータ記録領域を加熱するための手段として光伝送モジュールが使われる。前記光伝送モジュールは、レーザーダイオードのような光源から発生した光を伝送する光導波路を備える。前記導波路の光放出面部分には、伝送された光のエネルギー分布を変えて強化された近接場を発生させるナノ開口部が備えられる。
【０００５】
ＨＡＭＲ方式でデータが記録される領域は、キュリー温度近くまで加熱されるので、ＨＡＭＲ方式が適用される磁気記録ヘッドに備えられた光伝送モジュールは、記録密度を高めるために、スポットサイズが小さく、加熱するのに十分な強度を有する光を放出する必要がある。
【０００６】
これまで多様なＨＡＭＲ方式用の光伝送モジュールが紹介されたが、大部分の光伝送モジュールは、正方形開口部や円形開口部またはＣ型開口部を含む。
正方形や円形開口部を含む光伝送モジュールの場合、開口部のサイズが入射光波長の１％未満である時、光出力は、（波長）−４に比例して減少する。
【０００７】
Ｃ型開口部を含む光伝送モジュールの場合、自己ヘッドのメインポールを開口部の突出部（リッジ）として利用する場合がある。この場合、磁場と光との間の距離を最小化できるが、熱によって前記メインポールの磁気的特性が減少しうる。
さらに、ナノ開口部の形状及びサイズが最大の近接場強化のために依然として最適化されていない。特に、導波路の出射面とナノ開口部の入口とのカップリング効率、及びナノ開口部の出口での光スポットプロファイルが個別的に考慮されて最適化されていない。したがって、光スポットのサイズを減らし、近接場強化効果を極大化するためには、従来のナノ開口部の構造的単純さを脱皮する試みが必要である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明が解決しようとする技術的課題は、前記従来の問題点を改善するためのものであって、光導波路から出力される光の出力損失を減らし、スポットサイズを減らすことができる開口部を有する金属膜を提供するところにある。
本発明が解決しようとする他の技術的課題は、前記開口部を有する金属膜の形成方法を提供するところにある。
【０００９】
本発明が解決しようとするさらに他の技術的課題は、前記金属膜を備える光伝送モジュールを提供するところにある。
本発明が解決しようとするさらに他の技術的課題は、前記光伝送モジュールを備えて記録密度を高めることができるＨＡＭＲヘッドを提供するところにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記技術的課題を達成するために、本発明は、開口部を有する光伝送用の金属膜において、前記開口部の入口及び出口のサイズが異なり、前記開口部の側面は、曲面であることを特徴とする金属膜を提供する。
前記開口部は、前記金属膜の突出部（ｒｉｄｇｅ）によって断面Ｃ型に形成されうる。
前記突出部の断面サイズは、前記突出部の始点と終点とで異なりうる。
【００１１】
前記開口部の入口と出口との間の任意の位置で切った前記開口部の断面は、前記開口部に入射する入射光と共振を起こす形状を有しうる。
前記開口部の入口と出口との間の任意の位置で前記開口部の長軸方向の幅は、後述の数式３によって決定されうる。
【００１２】
前記開口部の入口（ｚ＝０）と出口（ｚ＝ｔ）との間の任意の位置（ｚ）で前記突出部の幅（ｓ）は、後述の数式１によって決定されうる。
前記他の技術的課題を達成するために、本発明は、基板上に突出部を有する第１金属膜を形成するが、前記突出部の幅が位置によって異なって形成する段階と、前記第１金属膜上に前記突出部を覆う感光膜パターンを形成する段階と、前記感光膜パターンを覆うように前記第１金属膜上に第２金属膜を形成する段階とを含むが、前記感光膜パターンは、位置によって幅を異なって形成し、側面は曲面となるように形成することを特徴とする開口部を有する金属膜の形成方法を提供する。
【００１３】
前記突出部を有する第１金属膜を形成する段階は、前記基板上に均一な厚さの金属膜を形成する段階と、前記金属膜上に前記突出部を定義するマスクを形成する段階と、前記マスクの周りの前記金属膜の一部厚さを除去する段階と、前記マスクを除去する段階とを含む。
【００１４】
前記突出部の始点と終点との間での前記感光膜パターンの幅は、後述の数式３を満たし、前記突出部上に形成される厚さ（ｄ）は、Ｍとなるように形成しうる。
このとき、Ｍは、前記感光膜パターンに入射される光によって決定される定数であって、前記突出部の終点と該終点と対向する前記第２金属膜との間の最短距離である。Ｍは、後述の数式２によって決定されうる。
【００１５】
前記突出部を定義する前記マスクの幅は、数式１によって決定されうる。
前記金属膜の形成方法の場合に、前記数式１のｔは、前記突出部のＺ軸方向の厚さである。ｚは、前記突出部の始点と終点とがＺ軸上にある時、前記時点（ｚ＝０）と終点（ｚ＝ｔ）間の位置値である。
【００１６】
前記金属膜の形成方法は、前記第２金属膜を形成する段階後、前記突出部の幅の狭い終断面（終点）が露出されるように、前記第２金属膜、前記感光膜パターン、前記第１金属膜、及び前記基板の端部を研磨する段階をさらに含みうる。
前記金属膜の形成方法は、前記第２金属膜を形成する段階後、前記感光膜パターンを除去する段階をさらに含みうる。
【００１７】
前記さらに他の技術的課題を達成するために、本発明は、光導波路、及び前記導波路の出力端に付着された前記開口部を有する金属膜を備えることを特徴とする光伝送モジュールを提供する。
前記開口部は、テーパ型でありうる。
【００１８】
前記開口部の入口の幅及び高さのうち少なくともいずれか一つは、前記開口部の出口の幅または高さより大きくありうる。
前記開口部の入口は、入射光と共振を起こす形状を有しうる。
前記開口部の出口は、入射光と共振を起こす形状を有しうる。
【００１９】
前記開口部の入口及び出口の面積は、同一でありうる。
前記開口部の入口と出口との間の前記開口部の断面は、入射光と共振を起こす形状を有しうる。
【００２０】
前記開口部の断面は、長方形の第１部分と、前記第１部分の長軸に沿う両側部から前記第１部分と垂直ないずれか一方向に延長されて互いに離隔された二つの第２部分とからなり、前記第１部分の長軸長をａ、前記第１部分の短軸長をｄ、前記第２部分の延長された長さをｂ／２、前記第２部分間の離隔距離をｓ、前記金属膜の厚さ（前記開口部の深さ）をｔとすれば、前記開口部の入口（ｚ＝０）と出口（ｚ＝ｔ）との間の位置（ｚ）で、前記ａは数式３によって、ｓは数式１によって決定され、ｂは２Ｍ、ｄはＭでありうる。
【００２１】
前記さらに他の技術的課題を達成するために、本発明は、磁気記録媒体にデータを記録するためのメインポールとリターンポールとを含む磁気記録部を備え、前記磁気記録媒体の記録予定領域を加熱するための光学的加熱手段を備えるＨＡＭＲヘッドにおいて、前記光学的加熱手段は、入口及び出口のサイズが異なり、側面が曲面である開口部を有することを特徴とするＨＡＭＲヘッドを提供する。
【００２２】
前記光学的加熱手段は、光源から照射された光を伝送する光導波路、及び前記導波路の出力端に付着されて前記開口部が形成された金属膜を備えうる。
前記光源と前記光導波路との間にプリズムカプラーまたはグレーティングカップラーがさらに備えられうる。
【００２３】
前記開口部のあらゆる特徴は、前記光伝送モジュールで説明した通りである。
前記開口部は、前記導波路の出力端自体に形成されたものでありうる。
前記金属膜、前記光伝送モジュール及び前記ＨＡＭＲヘッドで、前記開口部の入口の周りに溝部がさらに備えられうる。このとき、前記溝部は、リング型でありうる。前記リング型溝部の外半径は、前記開口部に入射される入射光の波長の０．５〜１．５倍でありうる。
【００２４】
このような本発明を利用すれば、前記開口部の構造的特徴によって前記開口部の光出射面での光強度及び光出力が全て増大する。このような効果は、前記開口部の周りに溝部を形成することによってさらに増大する。
【００２５】
したがって、本発明のこのような開口部を採用した光伝送モジュールを備えるＨＡＭＲヘッドは、光強度が高く、スポットサイズが小さいながら対称である光を放出できるので、データ記録密度を高めることができる。
また、本発明のＨＡＭＲヘッドは、メインポールを開口部を有する金属膜の突出部として利用しないので、熱によってメインポールの磁気的特性が減少することを防止できる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明の金属膜で光の通過する開口部の光入射面と光放出面との形状が異なる。本発明の開口部の幅は、前記光入射面から前記光放出面に行くほど狭くなるか、広くなりうる。
また、前記開口部の構造的特徴によって、前記開口部の光出射面での光強度及び光出力が全て増大する。このような効果は、前記開口部の周りに溝部を形成することによってさらに増大する。
【００２７】
したがって、本発明の開口部を採用した光伝送モジュールを備えるＨＡＭＲヘッドは、光強度が高く、スポットサイズが小さいながら、対称である光を放出できるので、データ記録密度を高めることができる。
また、本発明のＨＡＭＲヘッドは、メインポールを開口部を有する金属膜の突出部として利用しないので、熱によってメインポールの磁気的特性が減少することを防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、本発明の実施形態による開口部を有する金属膜とその形成方法、開口部を有する金属膜を備える光伝送モジュール、及びそれを備える熱補助磁気記録ヘッドを添付された図面を参照して詳細に説明する。この過程で図面に示された層や領域の厚さは、明細書の明確性のために誇張して示した。
まず、本発明の実施形態によるＣ型ナノ開口部（以下、開口部、と言う）を備えた金属膜について説明する。
【００２９】
<第１実施形態>
図１は、本発明の第１実施形態による開口部Ａを備えた金属膜Ｃ１の立体図である。
図１を参照すれば、開口部Ａの入口及び出口のサイズは異なる。そして、開口部Ａの側面は曲面である。開口部Ａは、四角形のコンタクトホールの底に突出部Ｒが形成されたものと同じ形状である。金属膜Ｃ１は、Ｚ軸を中心として逆時計回り方向に９０°回転した状態で使われうる。このとき、開口部Ａは、金属膜Ｃ１の突出部ＲによってＣ型でありうる。金属膜Ｃ１の回転角によって、開口部Ａは、Ｃ型以外の他の形態に表現できるが、本説明では便宜上、開口部ＡをＣ型であると記述する。
【００３０】
開口部ＡのＹ軸方向の幅（ａ）は、入口で広く、出口で狭い。開口部ＡのＹ軸方向の幅（ａ）は、入口で４Ｍ、出口で３Ｍでありうる。そして、開口部ＡのＸ軸方向の幅は、突出部Ｒが存在する領域でＭであり、突出部Ｒ以外の部分で２Ｍである。開口部ＡのＸ軸方向の幅は、開口部Ａの入口から出口まで同一である。開口部Ａの幅を示す値でＭは、開口部Ａに入射される光の波長によって決定される定数であるが、例えば入射光の波長が７８０ｎｍである時、Ｍは９０ｎｍ程度となる。Ｍについては後述する。突出部ＲのＹ軸方向の幅も開口部Ａの入口で広く、出口で狭い。しかし、突出部ＲのＸ軸方向の幅（開口部Ａが回転なしに図１に示された状態のままで使われる場合には高さ）は、開口部Ａの入口から出口まで同一である。
【００３１】
結果として、開口部Ａと突出部Ｒとは、全体的な形状が入口から出口側に行くほど幅の狭くなる形態である。
このような開口部Ａを備えた金属膜Ｃ１において、示したように、開口部Ａの突出部ＲがＺ軸方向に形成されているとすれば、開口部Ａの深さによる、すなわちＺ軸方向による突出部Ｒの幅（ｓ）は、次の数式１によって決定される。
【数１】
【００３２】
数式１で、Ｍは、開口部Ａに入射される入射光の周波数と開口部Ａの共振周波数とが同一になる共振条件を満たすための、突出部Ｒが存在する領域での開口部ＡのＸ軸方向の幅（ｄ）である。すなわち、Ｍは、突出部Ｒの成長方向（Ｘ軸方向）への終点（現在の図面では上面）とこの部分と対向する金属膜Ｃ１との間の最短距離である。Ｍは、開口部Ａに入射される入射光によって異なりうる。
【００３３】
数式１のＭは、次の数式２によって決定される。
【数２】
【００３４】
ここで、ａ、ｂ、ｄ及びｓは、それぞれ３Ｍ、２Ｍ、Ｍ及びＭであり、λｃは、入射光の遮断波長である。このとき、ｂは、突出部Ｒ以外の部分で開口部ＡのＸ軸方向の幅であり、ｄは、突出部Ｒが存在する領域で開口部ＡのＸ軸方向の幅である。
数式２で遮断波長は、開口部Ａに入射される入射光の波長であるので、Ｍは、入射光の波長によって異なるということが分かる。例えば、前記のように入射光の波長が７８０ｎｍである時、Ｍは９０ｎｍ程度である。
【００３５】
また、数式１でｔは、開口部Ａを有する金属膜Ｃ１のＺ軸方向の厚さであって、光放出量を最大とする開口部Ａの最適厚さである。すなわち、金属膜Ｃ１のＺ軸方向厚さを増加させながら電場強度及び光出力量の変化を測定することによって、前記ｔが決定される。金属膜Ｃ１の材質が金（Ａｕ）であり、入射光の波長が７８０ｎｍである時、開口部Ａの最適厚さ（ｔ）は、２８０ｎｍ程度となる。
【００３６】
一方、開口部Ａの入口（ｚ＝０）と出口（ｚ＝ｔ）との間の位置（ｚ）で開口部ＡのＹ軸方向の幅（ａ）は、次の数式３によって決定される。前記開口部ＡのＹ軸方向の幅（ａ）は、開口部Ａの長軸方向の幅（ａ）という。
【数３】
【００３７】
数式３で、ａ０は３．９６２３１であり、ａ１は−０．００１３７であり、ａ２は−０．０００２である。
入射光が決定されれば、開口部Ａのｂ（＝２Ｍ）とｄ（＝Ｍ）は、数式２によって決定される固定値であるので、開口部Ａの所定の深さで、すなわち、所定のｚ値で数式１及び３から突出部Ｒの幅（ｓ）と開口部Ａの幅（ａ）とが決定されれば、前記所定のｚ値で開口部Ａの断面形状が決定される。このように決定された開口部Ａの断面に入射する入射光の周波数（遮断周波数）と開口部Ａの共振周波数とは同一になる。
【００３８】
図１において、突出部Ｒの幅（ｓ）と開口部Ａの幅（ａ）とは、それぞれ数式１と３とを満たす。したがって、開口部Ａをその入口と出口との間の位置でＺ軸に垂直な方向に切った場合、開口部Ａ断面の形状は、開口部Ａに入射する入射光の周波数と開口部Ａの共振周波数とが同一になる共振条件を満たす。
【００３９】
このように、開口部ＡをＺ軸に垂直な方向に切ったとき、その断面形状が前記共振条件を満たせば、開口部Ａは、共振領域を有すると定義する。
図１に示す開口部Ａの入口面積と出口面積とは、前記共振条件を満たす同時に面積も同一である。しかし、数式１と３の関数形態を考慮すれば、開口部Ａの入口と出口との間でＺ軸に垂直な方向に切った開口部Ａの断面面積は、開口部Ａの入口面積及び出口面積と異なるということが分かる。
【００４０】
図２は、図１に示す開口部Ａの入口面、中央面及び出口面を示す。
図２において、一番左側は、開口部Ａの正面から見た形状、すなわち開口部Ａの正面図であり、一番右側は、開口部Ａの背面から見た形状、すなわち開口部Ａの背面図であり、中央は、開口部Ａの入口と出口との間の中央で切った開口部Ａの断面を示す。
【００４１】
図２を参照すれば、開口部Ａの入口で突出部Ｒの幅が３Ｍであり、開口部Ａの出口で突出部Ｒの幅はＭであり、開口部Ａの入口と出口との間で突出部Ｒの幅は、数式１によって決定される値（ｓ）である。そして、開口部Ａの突出部Ｒが存在する領域での高さはＭであり、突出部Ｒ以外の部分で開口部Ａの高さは２Ｍである。また、開口部Ａの入口のＹ軸方向幅は４Ｍであり、出口のＹ軸方向幅は３Ｍであり、入口と出口との間でＹ軸方向幅は、数式３によって決定される値（ａ）である。
【００４２】
図３は、図１をＸ軸に垂直であり、Ｙ軸及びＺ軸に平行な方向に開口部Ａを過ぎるように金属膜Ｃ１を切開した結果を示す。図３を通じて突出部Ｒの上面及び開口部Ａの平面形態がさらに明確に理解される。
図３を参照すれば、突出部Ｒの上面の開口部Ａの入口に位置した両端と突出部Ｒ上面の開口部Ａの出口に位置した両端とを連結する線は、直線である。言い換えれば、突出部Ｒの側面と上面との境界線は直線である。これは、数式１から当然の結果である。
【００４３】
具体的に説明すれば、数式１でｓは、開口部Ｃ１の入口と出口との間にある任意値に対して、すなわち、Ｚ軸上の任意値に対して一次関数であるので、数式１のｓと定義される線は、直線となる。突出部Ｒの幅は、下面から上面に行くほど、すなわちＸ軸方向に変化がないので、数式１によって決定される突出部Ｒの幅（ｓ）は、突出部Ｒの上面の幅と同じになる。したがって、図３に示す突出部Ｒの上面の開口部Ａの入口に位置した両端と開口部Ａの出口に位置した両端とを連結する線は、数式１のsによって決定される直線となる。
【００４４】
図３で開口部Ａの左右境界線（以下、境界線）、すなわち開口部Ａの幅（ａ）の変化を示す線は曲線であるが、このような結果は、数式３から予想された結果である。
数式３でａは、ｚ値に対して２次関数であり、開口部Ａの幅（ａ）は、Ｘ軸方向に変化がないので、数式３で表現される線、すなわち決定される開口部Ａ幅（ａ）の変化を示す前記境界線は、曲線となる。
【００４５】
このように、突出部Ｒの幅（ｓ）と開口部Ａの幅（ａ）とを決定する数式１と３は、ｚ値に対する比例関係が互いに異なるため、開口部Ａの入口と出口との間の任意の位置でＺ軸に垂直な方向に金属膜Ｃ１を切ったときに露出される開口部Ａの断面の面積は、開口部Ａの入口面積と異なり、出口面積とも異なる。
【００４６】
<第２実施形態>
本発明の第２実施形態による開口部の特徴は、第１実施形態による金属膜Ｃ１で開口部Ａの周りに溝部を備えるのにある。以下では、前記第１実施形態による金属膜Ｃ１を第１金属膜Ｃ１という。
【００４７】
図４は、本発明の第２実施形態による開口部を有する金属膜（以下、第２金属膜）の一例を示す。
図４を参照すれば、第２金属膜Ｃ２は、第１金属膜Ｃ１の開口部Ａ及びリング型溝部Ｇを有する。リング型溝部Ｇは、開口部Ａの周りに形成されている。リング型溝部Ｇの外半径は、第２金属膜Ｃ２に入射される光の波長の０．５〜１．５倍でありうる。例えば、前記入射光の波長が７８０ｎｍである時、リング型溝部Ｇの外半径は、７８０ｎｍでありうる。このとき、リング型溝部Ｇの内半径及び深さは、それぞれ５４０ｎｍ及び５０ｎｍ程度でありうる。リング型溝部Ｇの外半径、内半径及び深さは、第２金属膜Ｃ２に入射される光の種類及び第２金属膜Ｃ２のサイズによって異なりうる。
【００４８】
このような第２金属膜Ｃ２では、リング型溝部Ｇの存在によって表面プラズモン効果が現れるので、開口部Ａの近接場強化効果はさらに増大する。
これを確認するために、本発明者は、第２金属膜Ｃ２に対してＦＤＴＤ（Ｆｉｎｉｔｅ Ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ Ｔｉｍｅ Ｄｏｍａｉｎ）シミュレーションを行った。前記シミュレーションで第２金属膜Ｃ２の材質は金（Ａｕ）であり、Ｚ軸方向の厚さは２８０ｎｍとし、第２金属膜Ｃ２の開口部Ａ及びリング型溝部Ｇに入射される光の波長は７８０ｎｍとした。
【００４９】
前記シミュレーション結果、第２金属膜Ｃ２の開口部Ａを通過した光の強度（電場の強度）は２２．５１４９（Ｖ２／ｍ２）、光出力量（Ｐｏｗｅｒ Ｔｈｒｏｕｇｈｐｕｔ：ＰＴ）は３．７６９７、スポットのＸ軸及びＹ軸方向の半値全幅（ｆｕｌｌ ｗｉｄｔｈ ｏｆ ｈａｌｆ ｍａｘｉｍｕｎ）は、それぞれ１４０ｎｍ及び１４５ｎｍであった。
このようなシミュレーション結果は、前記第２金属膜Ｃ２の開口部Ａを通過した光の電場の強度及びＰＴが従来のＣ型開口部より３倍程度増加したことを示す。
【００５０】
一方、本発明の開口部Ａは、前記のように光入射面の幅が光出射面の幅よりも広く、高さは同じ場合が望ましいが、前記場合と異なってもよい。例えば、本発明の開口部Ａの光入射面の高さが光出射面より高くてもよい。また、前記光入射面の幅と高さとがいずれも出射面のそれらより大きくてもよい。
【００５１】
次に、本発明の実施形態による開口部を備える金属膜の形成方法を図５Ａないし図５Ｅを参照して説明する。
図５Ａを参照すれば、基板ＳＵＢ上に均一な厚さの第１金属膜Ｍ１を形成する。第１金属膜Ｍ１は、金（Ａｕ）膜でありうる。第１金属膜Ｍ１上にマスクＰＲを形成する。マスクＰＲは、感光膜でありうる。マスクＰＲの幾何学的形態及び寸法は、図４に示す突出部Ｒと同一でありうる。
【００５２】
図５Ｂを参照すれば、マスクＰＲの周りの第１金属膜Ｍ１を所定の厚さになるまでエッチングしてマスクＰＲを除去する。このようにして、第１金属膜Ｍ１に突出部５０が形成される。突出部５０は、マスクＰＲの形状がそのまま転写されたものであるので、突出部５０の幾何学的形態と寸法は、図１の突出部Ｒと同一になる。
【００５３】
次に、図５Ｃを参照すれば、第１金属膜Ｍ１上に突出部５０を覆う感光膜パターンＰを形成する。
具体的に説明すれば、突出部５０の周りの第１金属膜Ｍ１上に突出部５０を覆う感光膜（図示せず）を形成する。次いで、前記感光膜上に感光膜パターンＰを限定するマスク（図示せず）を形成する。したがって、前記マスクの形状と寸法は、感光膜パターンＰと同一であることが望ましい。前記マスクを形成した後、露光及び現像工程を経て前記マスクの周りの感光膜を除去する。そして、前記マスクも除去する。このようにして、感光膜パターンＰが形成される。このとき、感光膜パターンＰは、最終的に図１に示す開口部を定義するので、感光膜パターンＰは、その幅（ａ）が数式３に従うように形成する。感光膜パターンＰは、露光工程によって前記マスク形状が転写された結果であるので、前記マスクは、その幅が数式３を満たすように形成されたものを使用する。
【００５４】
示してはいないが、突出部５０の幅が広い終断面（始点：１）から延長される感光膜パターン部分は、導波路の一部となりうる。
一方、前記露光及び現像工程によって前記マスクの周りの感光膜を除去する時、突出部５０の幅の狭い終断面（終点：２）を露出させてもよい。すなわち、感光膜パターンを突出部５０の両側面と上面及び幅の広い終断面１のみを覆うように形成させてもよい。この時にも、幅の広い終断面１から延長される感光膜パターン部分は、導波路の一部となりうる。
図５Ｄを参照すれば、感光膜パターンＰを覆うように、第１金属膜Ｍ１上に第２金属膜Ｍ２を形成する。第２金属膜Ｍ２は、Ａｕ膜でありうる。
【００５５】
図５Ｅを参照すれば、第２金属膜Ｍ２を形成した後、突出部５０の幅の狭い終断面（終点：２）が露出されるように、第２金属膜Ｍ２、感光膜パターンＰ、第１金属膜Ｍ１、及び基板ＳＵＢの端部を研磨する。前記研磨は、ＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）でありうる。この結果、入口と出口とを結ぶ側面が曲面である開口部Ａを有する金属膜が形成される。開口部Ａは、感光膜パターンＰ自体でありうる。あるいは、その後に感光膜パターンＰを除去して開口部Ａを空き空間となるようにしてもよい。
前記のような本発明の開口部Ａを形成する時、前述の通り、開口部Ａの入口と連結される導波路の一部を共に形成してもよい。前記導波路の一部は、金属膜と感光膜の積層膜とから形成された部分である。
【００５６】
次に、本発明の実施形態による光伝送モジュール（以下、本発明の光伝送モジュール）について説明する。
図６を参照すれば、本発明の光伝送モジュールは、光導波路２００と、開口部２５０が形成された金属膜３００とを備える。金属膜３００は、光導波路２００の光出力端に付着されている。光導波路２００の光入力端に光源、例えばレーザーダイオードが付着されうる。光導波路２００の光出力端と対向する後面は、傾斜面ＳＬである。これにより、光導波路２００の光入力端を介して入射された光は、光導波路２００を進んで傾斜面ＳＬで反射された後、光出力端と金属膜３００の開口部２５０とを介して出力される。開口部２５０は、透明な絶縁膜、例えば感光膜から充填されうる。そして、光導波路２００と金属膜３００とのカップリング方式及びカップリング面の位置は、異なりうる。また、開口部２５０を有する金属膜３００は、図７に示すように開口部２５０の周りに溝部Ｇを備えうる。
【００５７】
次に、本発明の実施形態によるＨＡＭＲヘッドを説明する。
図８を参照すれば、本発明の実施形態によるＨＡＭＲヘッドＨＤ１は、磁気記録媒体に磁場を印加するメインポールＭＰと、メインポールＭＰと磁気的に連結されて磁路を形成するリターンポールＲＰとを含む磁気記録部ＭＲＡを備える。メインポールＭＰとリターンポールＲＰの記録媒体（図示せず）と近接した部分は、狭い間隔を維持し、トラック幅と同一またはそれより狭い幅を有している。ＨＡＭＲヘッドＨＤ１は、また前記記録媒体のデータ記録領域を加熱するための手段として、前記データ記録領域に光を照射する光伝送モジュールＬＤＭを備える。光伝送モジュールＬＤＭは、データ記録に先立ってデータが記録される領域を加熱できるように、メインポールＭＰの直前に位置する。光伝送モジュールＬＤＭは、図６及び図７に示す光伝送モジュールと同一でありうる。
【００５８】
光伝送モジュールＬＤＭの光導波路ＷＧを介して放出された光は、開口部が形成された金属膜ＮＡを経て前記記録媒体の前記データ記録領域に照射される。金属膜ＮＡは、図１及び図４に示す金属膜のうちいずれか一つである。このとき、金属膜ＮＡは、開口部の幅の狭い部分が前記記録媒体を向かうように、光導波路ＷＧの出力端に付着される。金属膜ＮＡの開口部を介して放出される光の強度と光放出量は、従来よりも全て増加する。
【００５９】
ＨＡＭＲヘッドＨＤ１は、傾斜面ＳＬの第１面２０に装着されている。第１面２０は、傾斜面ＳＬの記録媒体と対向する底面１０に垂直である。このとき、ＨＡＭＲヘッドＨＤ１は、メインポールＭＰ、リターンポールＲＰ、及び金属膜ＮＡのいずれもが前記記録媒体を向かうように装着される。
【００６０】
磁気記録部ＭＲＡは、記録磁場を発生させるコイルＣ、コイルＣによって形成された磁場を利用して前記記録媒体にデータを記録するメインポールＭＰ、及びリターンポールＲＰ、光伝送モジュールＬＤＭの上側のメインポールＭＰに付着されたサブヨークＳＹを備える。
一方、光導波路ＷＧに光を供給する光源（図示せず）と光導波路ＷＧとは、直接接合を通じて結合（ｂｕｔｔ ｃｏｕｐｌｉｎｇ）されうる。また、前記光源と光導波路ＷＧとは、プリズムカプラーやグレーティングカップラーを媒介として結合されうる。
【００６１】
図９は、本発明の他の実施形態によるＨＡＭＲヘッドを示す。本発明の他の実施形態によるＨＡＭＲヘッドは、前記本発明の実施形態によるＨＡＭＲヘッドで改良されたものであり、図８及び図９で同じ図面符号は、同じ構成要素を示す。
図８に示すＨＡＭＲヘッドＨＤ１が記録用ヘッドであれば、図９に示すＨＡＭＲヘッドＨＤ２は、記録及び再生用ヘッドである。
【００６２】
図９を参照すれば、ＨＡＭＲヘッドＨＤ２で傾斜面ＳＬの第１面２０から順次に第１及び第２絶縁膜Ｄ１、Ｄ２が備えられている。第１及び第２絶縁膜Ｄ１、Ｄ２は、その下端が傾斜面ＳＬの下面と一致するように備えられている。第１及び第２絶縁膜Ｄ１、Ｄ２の間に再生電極ＲＥが存在する。再生電極ＲＥは、下端が第１及び第２下端に一致するように備えられうる。再生電極ＲＥを通じて前記記録媒体に記録された情報を読み取る。
【００６３】
以上の説明で、多くの事項が具体的に記載されているが、これらは、発明の範囲を限定するものではなく、望ましい実施形態の例示として解釈されねばならない。例えば、本発明が属する技術分野で当業者ならば、ＨＡＭＲヘッドＨＤ１、ＨＤ２で構成要素の位置を変えることができ、構成要素の種類をより多様化することが可能である。
【００６４】
また、本発明のＣ型ナノ開口部を有する光伝送モジュールは、ＨＡＭＲヘッドだけでなく、単分子検出（ｓｉｎｇｌｅ ｍｏｌｅｃｕｌｅ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ）、分光（ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）、及びナノ粒子操作（ｎａｎｏ ｐａｒｔｉｃｌｅ ｍａｎｉｐｕｌａｔｉｏｎ）のための装置に応用されうる。
【００６５】
さらに、本発明の技術思想は、量子ドット、ナノパターン、及びナノワイヤーを使用する保存装置に応用されうる。
また、前述した本発明の金属膜で開口部の側面は、曲面でなく平面であってもよい。したがって、本発明の範囲は、説明された実施形態によって決定されず、特許請求範囲に記載された技術的思想によって決定されねばならない。
【産業上の利用可能性】
【００６６】
本発明は、磁気記録関連の技術分野に好適に用いられる。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】本発明の第１実施形態による開口部を有する金属膜を示す立体図である。
【図２】図１に示す金属膜の正面図と背面図、及び開口部の入口と出口との間でＺ軸に垂直に切った断面図である。
【図３】図１に示す金属膜の突出部及び開口部をＺ軸と平行で、Ｘ軸に垂直に切った平面図である。
【図４】本発明の第２実施形態による開口部を有する金属膜を示す立体図である。
【図５Ａ】本発明の実施形態による開口部を有する金属膜の形成方法を段階別に示す立体図である。
【図５Ｂ】本発明の実施形態による開口部を有する金属膜の形成方法を段階別に示す立体図である。
【図５Ｃ】本発明の実施形態による開口部を有する金属膜の形成方法を段階別に示す立体図である。
【図５Ｄ】本発明の実施形態による開口部を有する金属膜の形成方法を段階別に示す立体図である。
【図５Ｅ】本発明の実施形態による開口部を有する金属膜の形成方法を段階別に示す立体図である。
【図６】図１に示す金属膜を備える光伝送モジュールの立体図である。
【図７】図４に示す金属膜を備える光伝送モジュールの立体図である。
【図８】本発明の実施形態による記録専用ＨＡＭＲヘッドの立体図である。
【図９】本発明の実施形態による記録及び再生用ＨＡＭＲヘッドの立体図である。
【符号の説明】
【００６８】
１０ 記録媒体と対向する底面
２０ 傾斜面の第１面
２００ 光導波路
３００ 金属膜
ａ 開口部の幅
Ａ 開口部
Ｃ コイル
Ｃ１、Ｃ２ 金属膜
Ｄ１、Ｄ２ 第１及び第２絶縁膜
ＨＤ１、ＨＤ２ ＨＡＭＲヘッド
ＬＤＭ 光伝送モジュール
ＭＰ メインポール
ＭＲＡ 磁気記録部
ＮＡ 金属膜
Ｒ 突出部（リッジ）
ＲＥ 再生電極
ＲＰ リターンポール
ｓ 突出部（リッジ）の幅
ＳＬ 傾斜面
ＳＹ サブヨーク
ＷＧ 光導波路
【特許請求の範囲】
【請求項１】
開口部を有する光伝送用の金属膜において、
前記開口部の入口及び出口のサイズが異なり、前記開口部の側面は、曲面であることを特徴とする金属膜。
【請求項２】
前記開口部は、前記金属膜の突出部によって断面Ｃ型に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の金属膜。
【請求項３】
前記突出部の断面サイズは、前記突出部の始点と終点とで異なることを特徴とする請求項２に記載の金属膜。
【請求項４】
前記開口部の入口と出口との間の任意の位置で切った前記開口部の断面は、前記開口部に入射する入射光と共振を起こす形状を有することを特徴とする請求項１に記載の金属膜。
【請求項５】
前記開口部の入口と出口との間の任意の位置で切った前記開口部の断面は、前記開口部に入射する入射光と共振を起こす形状を有することを特徴とする請求項２に記載の金属膜。
【請求項６】
前記開口部の入口と出口との間の任意の位置で前記開口部の長軸方向の幅ａは次の式で決定されることを特徴とする請求項５に記載の金属膜：
ａ＝（ａ０＋ａ１ｚ＋ａ２ｚ２）Ｍ
ここで、ａ０＝３．９６２３１、ａ１＝−０．００１３７、ａ２＝−０．０００２であり、
ｚは、前記入口から前記任意の位置までの距離であり、
Ｍは、前記突出部の終点と該終点と対向する前記金属膜との間の最短距離であり、前記開口部に入射される入射光によって決定される定数である。
【請求項７】
前記開口部の入口であるｚ＝０と、出口であるｚ＝ｔとの間の任意の位置ｚで、前記突出部の幅ｓは、次の式で決定されることを特徴とする請求項５に記載の金属膜：
ｓ＝−（２Ｍ／ｔ）ｚ＋３Ｍ
ここで、Ｍは、前記突出部の終点と該終点と対向する前記金属膜との間の最短距離であり、前記開口部に入射される入射光によって決定される定数である。
【請求項８】
前記開口部の入口の周りに溝部がさらに備えられていることを特徴とする請求項１に記載の金属膜。
【請求項９】
光導波路と、
前記導波路の出力端に付着された請求項１に記載の開口部を有する金属膜と、を備えることを特徴とする光伝送モジュール。
【請求項１０】
前記開口部は、テーパ型であることを特徴とする請求項９に記載の光伝送モジュール。
【請求項１１】
前記開口部の入口の幅及び高さのうち少なくともいずれか一つは、前記開口部の出口の幅または高さよりも大きいことを特徴とする請求項９に記載の光伝送モジュール。
【請求項１２】
前記開口部の入口は、入射光と共振を起こす形状を有することを特徴とする請求項９に記載の光伝送モジュール。
【請求項１３】
前記開口部の出口は、入射光と共振を起こす形状を有することを特徴とする請求項９に記載の光伝送モジュール。
【請求項１４】
前記開口部の入口及び出口の面積は、同一であることを特徴とする請求項９に記載の光伝送モジュール。
【請求項１５】
前記開口部の入口と出口との間の前記開口部断面は、入射光と共振を起こす形状を有することを特徴とする請求項９に記載の光伝送モジュール。
【請求項１６】
前記開口部断面は、長方形の第１部分と、前記第１部分の長軸に沿う両側部から前記第１部分と垂直ないずれか一方向に延長され、互いに離隔された二つの第２部分とからなり、
前記第１部分の長軸長をａ、前記第１部分の短軸長をｄ、前記第２部分の延長された長さをｂ／２、前記第２部分間の離隔距離をｓ、前記金属膜の厚さに相当する前記開口部の深さをｔとすれば、
前記開口部の入口であるｚ＝０と出口であるｚ＝ｔとの間の位置ｚで前記ａ、ｂ、ｄ及びｓは、次の式１ないし式４によって決定されることを特徴とする請求項９に記載の光伝送モジュール：
<式１>ａ＝（ａ０＋ａ１ｚ＋ａ２ｚ２）Ｍ
ここで、ａ０＝３．９６２３１、ａ１＝−０．００１３７、ａ２＝−０．０００２であり、
<式２>ｂ＝２Ｍ
<式３>ｄ＝Ｍ
<式４>ｓ＝−（２Ｍ／ｔ）ｚ＋３Ｍ
前記式１ないし式４で、Ｍは定数である。
【請求項１７】
前記Ｍは、前記ａ及びｓが３Ｍ及びＭである時、次の式によって決定されることを特徴とする請求項１６に記載の光伝送モジュール：
【数１】
ここで、λｃは、入射光の遮断波長である。
【請求項１８】
前記開口部の入口の周りに溝部をさらに備えることを特徴とする請求項９に記載の光伝送モジュール。
【請求項１９】
前記溝部は、リング型であることを特徴とする請求項１８に記載の光伝送モジュール。
【請求項２０】
前記リング型溝部の外半径は、入射光の波長の０．５〜１．５倍であることを特徴とする請求項１９に記載の光伝送モジュール。
【請求項２１】
基板上に突出部を有する第１金属膜を形成する際に、前記突出部の幅が位置によって異なって形成する段階と、
前記第１金属膜上に前記突出部を覆う感光膜パターンを形成する段階と、
前記感光膜パターンを覆うように、前記第１金属膜上に第２金属膜を形成する段階と、を含むが、
前記感光膜パターンは、位置によって幅を異ならせて形成し、側面は、曲面となるように形成することを特徴とする金属膜の形成方法。
【請求項２２】
前記突出部を有する第１金属膜を形成する段階は、
前記基板上に均一な厚さの金属膜を形成する段階と、
前記金属膜上に前記突出部を定義するマスクを形成する段階と、
前記マスクの周りの前記金属膜の一部厚さを除去する段階と、
前記マスクを除去する段階と、を含むことを特徴とする請求項２１に記載の金属膜の形成方法。
【請求項２３】
前記感光膜パターンは、前記突出部の始点と終点との間の幅が次の式１を満たし、前記突出部上に形成される厚さは、次の式２を満たすように形成することを特徴とする請求項２１に記載の金属膜の形成方法：
<式１>ａ＝（ａ０＋ａ１ｚ＋ａ２ｚ２）Ｍ
ここで、ａは幅、ａ０＝３．９６２３１、ａ１＝−０．００１３７、ａ２＝−０．０００２であり、
ｚは、前記突出部の始点と終点とがＺ軸上にある時、前記始点であるｚ＝０と、ｔを前記金属膜のＺ軸による厚さとしたときに、終点であるｚ＝ｔ間の位置値であり、
<式２>ｄ＝Ｍ
ここで、Ｍは、前記感光膜パターンに入射される光によって決定される定数であって、前記突出部の成長方向への終点と該終点と対向する前記第２金属膜との間の最短距離である。
【請求項２４】
前記マスクは幅ｓが次の式を満足することを特徴とする請求項２２に記載の金属膜の形成方法：
ｓ＝−（２Ｍ／ｔ）ｚ＋３Ｍ
ここで、ｔは、前記突出部の始点と終点とがＺ軸上にある時、前記突出部のＺ軸による厚さであり、ｚは、前記突出部の始点と終点とがＺ軸上にある時、前記始点であるｚ＝０と終点であるｚ＝ｔ間の位置値であり、
Ｍは、前記感光膜パターンに入射される光によって決定される定数であって、前記突出部の終点と該終点と対向する前記第２金属膜との間の最短距離である。
【請求項２５】
前記Ｍは、次の式によって決定されることを特徴とする請求項２３に記載の金属膜の形成方法。
【数２】
ここで、ａ及びｓは、それぞれ３Ｍ及びＭであり、ｂ及びｄは、それぞれ２Ｍ及びＭであり、λｃは、前記感光膜パターンに入射される光の遮断波長である。
【請求項２６】
前記第２金属膜を形成する段階後、前記突出部の幅の狭い終断面である終点が露出されるように、前記第２金属膜、前記感光膜パターン、前記第１金属膜及び前記基板の端部を研磨する段階をさらに含むことを特徴とする請求項２１に記載の金属膜の形成方法。
【請求項２７】
前記第２金属膜を形成する段階後、前記感光膜パターンを除去する段階をさらに含むことを特徴とする請求項２１に記載の金属膜の形成方法。
【請求項２８】
磁気記録媒体にデータを記録するためのメインポールとリターンポールとを含む磁気記録部を備え、前記磁気記録媒体の記録予定領域を加熱するための光学的加熱手段とを備える熱補助磁気記録ヘッドにおいて、
前記光学的加熱手段は、請求項１に記載の開口部を有する金属膜を備えることを特徴とする熱補助磁気記録ヘッド。
【請求項２９】
前記光学的加熱手段は、
光源から照射された光を伝送する光導波路、及び前記導波路の出力端に付着される前記金属膜を備える光伝送モジュールであることを特徴とする請求項２８に記載の熱補助磁気録ヘッド。
【請求項３０】
前記光源と前記光導波路との間にプリズムカップラーまたはグレーティングカップラーがさらに備えられていることを特徴とする請求項２９に記載の熱補助磁気記録ヘッド。
【請求項３１】
前記開口部は、入口から出口へ行くほど細くなるテーパ型であることを特徴とする請求項２８に記載の熱補助磁気記録ヘッド。
【請求項３２】
前記開口部の入口の幅及び高さのうち少なくともいずれか一つが、前記開口部の出口の幅または高さよりも大きいことを特徴とする請求項２８に記載の熱補助磁気記録ヘッド。
【請求項３３】
前記開口部の入口は、入射光と共振を起こす形状を有することを特徴とする請求項２８に記載の熱補助磁気記録ヘッド。
【請求項３４】
前記開口部の出口は、入射光と共振を起こす形状を有することを特徴とする請求項２８に記載の熱補助磁気記録ヘッド。
【請求項３５】
前記開口部の入口と出口とは、同じ面積を有することを特徴とする請求項２８に記載の熱補助磁気記録ヘッド。
【請求項３６】
前記開口部の入口と出口との間の前記開口部の断面は、入射光と共振を起こす形状を有することを特徴とする請求項２８に記載の熱補助磁気記録ヘッド。
【請求項３７】
前記開口部の断面は、長方形の第１部分と、前記第１部分の長軸に沿う両側部から前記第１部分と垂直ないずれか一方向に延長され、互いに離隔された二つの第２部分とからなり、
前記第１部分の長軸長をａ、前記第１部分の短軸長をｄ、前記第２部分の延長された長さをｂ／２、前記第２部分間の離隔距離をｓ、前記金属膜の厚さに相当する前記開口部の深さをｔとすれば、
前記開口部の入口であるｚ＝０と出口であるｚ＝ｔとの間で前記ａ、ｂ、ｄ及びｓは、次の式１ないし式４によって決定されることを特徴とする請求項２８に記載の熱補助磁気記録ヘッド：
<式１>ａ＝（ａ０＋ａ１ｚ＋ａ２ｚ２）Ｍ
ここで、ａ０＝３．９６２３１、ａ１＝−０．００１３７、ａ２＝−０．０００２であり、
<式２>ｂ＝２Ｍ
<式３>ｄ＝Ｍ
<式４>ｓ＝−（２Ｍ／ｔ）ｚ＋３Ｍ
ここで、Ｍは、入射光によって決定される定数である。
【請求項３８】
前記Ｍは、前記ａ及びｓがそれぞれ３Ｍ及びＭである時、入射光の波長に基づいて下の式によって決定されることを特徴とする請求項３７に記載の熱補助磁気記録ヘッド：
【数３】
ここで、λｃは、入射光の遮断波長である。
【請求項３９】
前記金属膜は、前記光学的加熱手段の光出力端それ自体であることを特徴とする請求項２８に記載の熱補助磁気記録ヘッド。
【請求項４０】
前記金属膜に前記開口部の入口を取り囲む溝部がさらに形成されたことを特徴とする請求項２８に記載の熱補助磁気記録ヘッド。
【請求項４１】
前記溝部は、リング型であることを特徴とする請求項４０に記載の熱補助磁気記録ヘッド。
【請求項４２】
前記リング型溝部の外半径は、前記開口部に入射される入射光の波長の０．５〜１．５倍であることを特徴とする請求項４１に記載の熱補助磁気記録ヘッド。
【請求項１】
開口部を有する光伝送用の金属膜において、
前記開口部の入口及び出口のサイズが異なり、前記開口部の側面は、曲面であることを特徴とする金属膜。
【請求項２】
前記開口部は、前記金属膜の突出部によって断面Ｃ型に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の金属膜。
【請求項３】
前記突出部の断面サイズは、前記突出部の始点と終点とで異なることを特徴とする請求項２に記載の金属膜。
【請求項４】
前記開口部の入口と出口との間の任意の位置で切った前記開口部の断面は、前記開口部に入射する入射光と共振を起こす形状を有することを特徴とする請求項１に記載の金属膜。
【請求項５】
前記開口部の入口と出口との間の任意の位置で切った前記開口部の断面は、前記開口部に入射する入射光と共振を起こす形状を有することを特徴とする請求項２に記載の金属膜。
【請求項６】
前記開口部の入口と出口との間の任意の位置で前記開口部の長軸方向の幅ａは次の式で決定されることを特徴とする請求項５に記載の金属膜：
ａ＝（ａ０＋ａ１ｚ＋ａ２ｚ２）Ｍ
ここで、ａ０＝３．９６２３１、ａ１＝−０．００１３７、ａ２＝−０．０００２であり、
ｚは、前記入口から前記任意の位置までの距離であり、
Ｍは、前記突出部の終点と該終点と対向する前記金属膜との間の最短距離であり、前記開口部に入射される入射光によって決定される定数である。
【請求項７】
前記開口部の入口であるｚ＝０と、出口であるｚ＝ｔとの間の任意の位置ｚで、前記突出部の幅ｓは、次の式で決定されることを特徴とする請求項５に記載の金属膜：
ｓ＝−（２Ｍ／ｔ）ｚ＋３Ｍ
ここで、Ｍは、前記突出部の終点と該終点と対向する前記金属膜との間の最短距離であり、前記開口部に入射される入射光によって決定される定数である。
【請求項８】
前記開口部の入口の周りに溝部がさらに備えられていることを特徴とする請求項１に記載の金属膜。
【請求項９】
光導波路と、
前記導波路の出力端に付着された請求項１に記載の開口部を有する金属膜と、を備えることを特徴とする光伝送モジュール。
【請求項１０】
前記開口部は、テーパ型であることを特徴とする請求項９に記載の光伝送モジュール。
【請求項１１】
前記開口部の入口の幅及び高さのうち少なくともいずれか一つは、前記開口部の出口の幅または高さよりも大きいことを特徴とする請求項９に記載の光伝送モジュール。
【請求項１２】
前記開口部の入口は、入射光と共振を起こす形状を有することを特徴とする請求項９に記載の光伝送モジュール。
【請求項１３】
前記開口部の出口は、入射光と共振を起こす形状を有することを特徴とする請求項９に記載の光伝送モジュール。
【請求項１４】
前記開口部の入口及び出口の面積は、同一であることを特徴とする請求項９に記載の光伝送モジュール。
【請求項１５】
前記開口部の入口と出口との間の前記開口部断面は、入射光と共振を起こす形状を有することを特徴とする請求項９に記載の光伝送モジュール。
【請求項１６】
前記開口部断面は、長方形の第１部分と、前記第１部分の長軸に沿う両側部から前記第１部分と垂直ないずれか一方向に延長され、互いに離隔された二つの第２部分とからなり、
前記第１部分の長軸長をａ、前記第１部分の短軸長をｄ、前記第２部分の延長された長さをｂ／２、前記第２部分間の離隔距離をｓ、前記金属膜の厚さに相当する前記開口部の深さをｔとすれば、
前記開口部の入口であるｚ＝０と出口であるｚ＝ｔとの間の位置ｚで前記ａ、ｂ、ｄ及びｓは、次の式１ないし式４によって決定されることを特徴とする請求項９に記載の光伝送モジュール：
<式１>ａ＝（ａ０＋ａ１ｚ＋ａ２ｚ２）Ｍ
ここで、ａ０＝３．９６２３１、ａ１＝−０．００１３７、ａ２＝−０．０００２であり、
<式２>ｂ＝２Ｍ
<式３>ｄ＝Ｍ
<式４>ｓ＝−（２Ｍ／ｔ）ｚ＋３Ｍ
前記式１ないし式４で、Ｍは定数である。
【請求項１７】
前記Ｍは、前記ａ及びｓが３Ｍ及びＭである時、次の式によって決定されることを特徴とする請求項１６に記載の光伝送モジュール：
【数１】
ここで、λｃは、入射光の遮断波長である。
【請求項１８】
前記開口部の入口の周りに溝部をさらに備えることを特徴とする請求項９に記載の光伝送モジュール。
【請求項１９】
前記溝部は、リング型であることを特徴とする請求項１８に記載の光伝送モジュール。
【請求項２０】
前記リング型溝部の外半径は、入射光の波長の０．５〜１．５倍であることを特徴とする請求項１９に記載の光伝送モジュール。
【請求項２１】
基板上に突出部を有する第１金属膜を形成する際に、前記突出部の幅が位置によって異なって形成する段階と、
前記第１金属膜上に前記突出部を覆う感光膜パターンを形成する段階と、
前記感光膜パターンを覆うように、前記第１金属膜上に第２金属膜を形成する段階と、を含むが、
前記感光膜パターンは、位置によって幅を異ならせて形成し、側面は、曲面となるように形成することを特徴とする金属膜の形成方法。
【請求項２２】
前記突出部を有する第１金属膜を形成する段階は、
前記基板上に均一な厚さの金属膜を形成する段階と、
前記金属膜上に前記突出部を定義するマスクを形成する段階と、
前記マスクの周りの前記金属膜の一部厚さを除去する段階と、
前記マスクを除去する段階と、を含むことを特徴とする請求項２１に記載の金属膜の形成方法。
【請求項２３】
前記感光膜パターンは、前記突出部の始点と終点との間の幅が次の式１を満たし、前記突出部上に形成される厚さは、次の式２を満たすように形成することを特徴とする請求項２１に記載の金属膜の形成方法：
<式１>ａ＝（ａ０＋ａ１ｚ＋ａ２ｚ２）Ｍ
ここで、ａは幅、ａ０＝３．９６２３１、ａ１＝−０．００１３７、ａ２＝−０．０００２であり、
ｚは、前記突出部の始点と終点とがＺ軸上にある時、前記始点であるｚ＝０と、ｔを前記金属膜のＺ軸による厚さとしたときに、終点であるｚ＝ｔ間の位置値であり、
<式２>ｄ＝Ｍ
ここで、Ｍは、前記感光膜パターンに入射される光によって決定される定数であって、前記突出部の成長方向への終点と該終点と対向する前記第２金属膜との間の最短距離である。
【請求項２４】
前記マスクは幅ｓが次の式を満足することを特徴とする請求項２２に記載の金属膜の形成方法：
ｓ＝−（２Ｍ／ｔ）ｚ＋３Ｍ
ここで、ｔは、前記突出部の始点と終点とがＺ軸上にある時、前記突出部のＺ軸による厚さであり、ｚは、前記突出部の始点と終点とがＺ軸上にある時、前記始点であるｚ＝０と終点であるｚ＝ｔ間の位置値であり、
Ｍは、前記感光膜パターンに入射される光によって決定される定数であって、前記突出部の終点と該終点と対向する前記第２金属膜との間の最短距離である。
【請求項２５】
前記Ｍは、次の式によって決定されることを特徴とする請求項２３に記載の金属膜の形成方法。
【数２】
ここで、ａ及びｓは、それぞれ３Ｍ及びＭであり、ｂ及びｄは、それぞれ２Ｍ及びＭであり、λｃは、前記感光膜パターンに入射される光の遮断波長である。
【請求項２６】
前記第２金属膜を形成する段階後、前記突出部の幅の狭い終断面である終点が露出されるように、前記第２金属膜、前記感光膜パターン、前記第１金属膜及び前記基板の端部を研磨する段階をさらに含むことを特徴とする請求項２１に記載の金属膜の形成方法。
【請求項２７】
前記第２金属膜を形成する段階後、前記感光膜パターンを除去する段階をさらに含むことを特徴とする請求項２１に記載の金属膜の形成方法。
【請求項２８】
磁気記録媒体にデータを記録するためのメインポールとリターンポールとを含む磁気記録部を備え、前記磁気記録媒体の記録予定領域を加熱するための光学的加熱手段とを備える熱補助磁気記録ヘッドにおいて、
前記光学的加熱手段は、請求項１に記載の開口部を有する金属膜を備えることを特徴とする熱補助磁気記録ヘッド。
【請求項２９】
前記光学的加熱手段は、
光源から照射された光を伝送する光導波路、及び前記導波路の出力端に付着される前記金属膜を備える光伝送モジュールであることを特徴とする請求項２８に記載の熱補助磁気録ヘッド。
【請求項３０】
前記光源と前記光導波路との間にプリズムカップラーまたはグレーティングカップラーがさらに備えられていることを特徴とする請求項２９に記載の熱補助磁気記録ヘッド。
【請求項３１】
前記開口部は、入口から出口へ行くほど細くなるテーパ型であることを特徴とする請求項２８に記載の熱補助磁気記録ヘッド。
【請求項３２】
前記開口部の入口の幅及び高さのうち少なくともいずれか一つが、前記開口部の出口の幅または高さよりも大きいことを特徴とする請求項２８に記載の熱補助磁気記録ヘッド。
【請求項３３】
前記開口部の入口は、入射光と共振を起こす形状を有することを特徴とする請求項２８に記載の熱補助磁気記録ヘッド。
【請求項３４】
前記開口部の出口は、入射光と共振を起こす形状を有することを特徴とする請求項２８に記載の熱補助磁気記録ヘッド。
【請求項３５】
前記開口部の入口と出口とは、同じ面積を有することを特徴とする請求項２８に記載の熱補助磁気記録ヘッド。
【請求項３６】
前記開口部の入口と出口との間の前記開口部の断面は、入射光と共振を起こす形状を有することを特徴とする請求項２８に記載の熱補助磁気記録ヘッド。
【請求項３７】
前記開口部の断面は、長方形の第１部分と、前記第１部分の長軸に沿う両側部から前記第１部分と垂直ないずれか一方向に延長され、互いに離隔された二つの第２部分とからなり、
前記第１部分の長軸長をａ、前記第１部分の短軸長をｄ、前記第２部分の延長された長さをｂ／２、前記第２部分間の離隔距離をｓ、前記金属膜の厚さに相当する前記開口部の深さをｔとすれば、
前記開口部の入口であるｚ＝０と出口であるｚ＝ｔとの間で前記ａ、ｂ、ｄ及びｓは、次の式１ないし式４によって決定されることを特徴とする請求項２８に記載の熱補助磁気記録ヘッド：
<式１>ａ＝（ａ０＋ａ１ｚ＋ａ２ｚ２）Ｍ
ここで、ａ０＝３．９６２３１、ａ１＝−０．００１３７、ａ２＝−０．０００２であり、
<式２>ｂ＝２Ｍ
<式３>ｄ＝Ｍ
<式４>ｓ＝−（２Ｍ／ｔ）ｚ＋３Ｍ
ここで、Ｍは、入射光によって決定される定数である。
【請求項３８】
前記Ｍは、前記ａ及びｓがそれぞれ３Ｍ及びＭである時、入射光の波長に基づいて下の式によって決定されることを特徴とする請求項３７に記載の熱補助磁気記録ヘッド：
【数３】
ここで、λｃは、入射光の遮断波長である。
【請求項３９】
前記金属膜は、前記光学的加熱手段の光出力端それ自体であることを特徴とする請求項２８に記載の熱補助磁気記録ヘッド。
【請求項４０】
前記金属膜に前記開口部の入口を取り囲む溝部がさらに形成されたことを特徴とする請求項２８に記載の熱補助磁気記録ヘッド。
【請求項４１】
前記溝部は、リング型であることを特徴とする請求項４０に記載の熱補助磁気記録ヘッド。
【請求項４２】
前記リング型溝部の外半径は、前記開口部に入射される入射光の波長の０．５〜１．５倍であることを特徴とする請求項４１に記載の熱補助磁気記録ヘッド。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５Ａ】
【図５Ｂ】
【図５Ｃ】
【図５Ｄ】
【図５Ｅ】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５Ａ】
【図５Ｂ】
【図５Ｃ】
【図５Ｄ】
【図５Ｅ】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２００８−５９７３７（Ｐ２００８−５９７３７Ａ）
【公開日】平成２０年３月１３日（２００８．３．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１７８８２１（Ｐ２００７−１７８８２１）
【出願日】平成１９年７月６日（２００７．７．６）
【出願人】（３９００１９８３９）三星電子株式会社 (8,520)
【氏名又は名称原語表記】Ｓａｍｓｕｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年３月１３日（２００８．３．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年７月６日（２００７．７．６）
【出願人】（３９００１９８３９）三星電子株式会社 (8,520)
【氏名又は名称原語表記】Ｓａｍｓｕｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．
【Ｆターム（参考）】
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