JP2001189002A - 熱アシスト磁気記録方法及び熱アシスト磁気記録装置 - Google Patents

熱アシスト磁気記録方法及び熱アシスト磁気記録装置

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JP2001189002A JP37508399A JP37508399A JP2001189002A JP 2001189002 A JP2001189002 A JP 2001189002A JP 37508399 A JP37508399 A JP 37508399A JP 37508399 A JP37508399 A JP 37508399A JP 2001189002 A JP2001189002 A JP 2001189002A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 光ビームなどの熱源により媒体を加熱昇温し
て磁気情報を記録する熱アシスト磁気記録において、媒
体の加熱と磁気記録とのタイミングを最適に調節するこ
とができ、小型、軽量、高信頼性を有し、記録密度を飛
躍的に改善することが可能な熱アシスト磁気記録方法及
び熱アシスト磁気記録装置を提供することを目的とす
る。 【解決手段】 記録媒体を加熱昇温して記録部の保磁力
を低下させ、この保磁力が低下した記録部に記録磁極か
らの記録磁界を印加することにより磁気的情報を記録可
能とした熱アシスト磁気記録方法であって、前記記録部
の保磁力が前記記録磁界の大きさと等しくなる磁化固定
点が、前記記録磁極のトレーリングエッジよりもリーデ
ィング側に設けられたことを特徴とする熱アシスト磁気
記録方法を提供する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、熱アシスト磁気記
録方法及び熱アシスト磁気記録装置に関し、より詳細に
は、加熱源により磁気記録媒体を加熱昇温して磁気記録
を行うことにより極めて高密度な磁気的記録を可能とし
た新規な熱アシスト磁気記録方法及び熱アシスト磁気記
録装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】磁気的に情報の記録再生を行う磁気記録
装置は、大容量、高速、安価な情報記憶手段として発展
を続けている。特に、近年のハードディスクドライブ
（ＨＤＤ）の進展は著しく、製品レベルで記録密度は１
０Ｇｂｐｓｉ（Giga bits per squre inch）を、内部デ
ータ転送速度は１００Ｍｂｐｓ（Mega bits per secon
d）を超え、メガバイト単価は数円／ＭＢに低価格化し
ている。ＨＤＤの高密度化は、信号処理、メカ・サー
ボ、ヘッド、媒体、ＨＤＩなど複数の要素技術の集大成
として進展してきているが、近年、媒体の熱擾乱問題が
ＨＤＤの高密度化の阻害要因として顕在化しつつある。
【０００３】磁気記録の高密度化は、記録セル（記録ビ
ット）サイズの微細化により実現するが、記録セルの微
細化により媒体からの信号磁界強度が減少する為、所定
の信号対雑音比（Ｓ／Ｎ）を確保する上では、媒体ノイ
ズの低減化が必須となる。媒体ノイズの主因は、磁化転
移部の乱れであり、乱れの大きさは媒体の磁化反転単位
に比例する。磁気媒体には多結晶磁性粒子からなる薄膜
（本願明細書においては、「多粒子系薄膜」あるいは
「多粒子系媒体」と称する）が用いられているが、多粒
子系薄膜の磁化反転単位は、粒子間に磁気的な交換相互
作用が作用する場合は、交換結合された複数の磁性粒子
から構成される。
【０００４】従来、例えば数１００Ｍｂｐｓｉから数Ｇ
ｂｐｓｉの記録密度においては、媒体の低ノイズ化は、
主に磁性粒子間の交換相互作用を低減し磁化反転単位を
小さくすることにより実現してきた。最新の１０Ｇｂｐ
ｓｉ級の磁気媒体では、磁化反転単位は磁性粒子２−３
個分にまで縮小されており、近い将来、磁化反転単位は
磁性粒子一つに相当するまで縮小するものと予測され
る。
【０００５】従って今後さらに磁化反転単位を縮小して
所定のＳ／Ｎを確保する為には、磁性粒子の大きさ自身
を小さくする必要がある。磁性粒子の体積をＶとおくと
粒子の持つ磁気的エネルギーはＫｕＶで表わされる。こ
こでＫｕは粒子の磁気異方性エネルギー密度である。低
ノイズ化の為にＶを小さくするとＫｕＶが小さくなり室
温付近の熱エネルギーによって記録情報が乱れる、とい
う熱擾乱問題が顕在化する。
【０００６】Ｓｈａｌｌｏｋらの解析によれば、粒子の
磁気的エネルギーと熱エネルギー（ｋＴ；ｋ：ボルツマ
ン定数、Ｔ：絶対温度）の比、ＫｕＶ／ｋＴは１００程
度の値でないと記録寿命の信頼性を損ねる。従来から媒
体磁性膜に用いられてきたＣｏＣｒ基合金のＫｕ（２−
３×１０６ｅｒｇ／ｃｃ）では、低ノイズ化の為に粒径
微細化を進めると熱擾乱耐性の確保が困難な状況に至り
つつある。
【０００７】そこで近年、ＣｏＰｔ，ＦｅＰｄなど１０
７ｅｒｇ／ｃｃ以上のＫｕを示す磁性膜材料が注目を浴
びてきているが、粒径微細化と熱擾乱耐性を両立する為
に、単純にＫｕを上げると別の問題が顕在化する。それ
は記録感度の問題である。すなわち、媒体磁性膜のＫｕ
を上げると媒体の記録保磁力Ｈｃ０（Ｈｃ０＝Ｋｕ／Ｉ
ｓｂと定義され、ここでＩｓｂは媒体磁性膜の正味の磁
化を表す）が上昇し、Ｈｃ０に比例して飽和記録に必要
な磁界が増加する。
【０００８】記録ヘッドから発生し媒体に印加される記
録磁界は記録コイルへの通電電流の他に、記録磁極材
料、磁極形状、スペーシング、媒体の種類、膜厚などに
依存するが、高密度化に伴い記録磁極先端部のサイズが
縮小することを考慮すると、発生磁界の大きさには限界
がある。
【０００９】例えば、最も発生磁界の大きな単磁極ヘッ
ドと軟磁性裏打ち垂直媒体の組合せでも、記録磁界の大
きさは高々１０ｋＯｅ（Ｏｅ：エルステッド）程度が限
界である。一方で将来の高密度・低ノイズ媒体に必要な
５ｎｍ程度の粒径で、十分な熱擾乱耐性を得る上では、
１０７ｅｒｇ／ｃｃ以上のＫｕを示す磁性膜材料を採用
する必要があるが、その場合、室温付近における媒体の
記録に必要な磁界は１０ｋＯｅを軽く上回る為、記録が
できなくなる。従って単純に媒体のＫｕを増加させてし
まうと、記録自体ができないという問題が顕在化するの
である。
【００１０】以上説明したように、従来の多粒子系媒体
を用いた磁気記録では、低ノイズ化、熱擾乱耐性の確
保、記録感度の確保がトレードオフの関係にあり、これ
が記録密度の限界を決定する本質的な問題となっいた。
【００１１】この問題を解決する方法として、熱アシス
ト磁気記録方式が考えられる。多粒子系媒体を用いる熱
アシスト磁気記録方式では、十分にノイズが低くなる程
度に微細な磁性粒子を用い、熱擾乱耐性を確保する為に
室温付近で高いＫｕを示す記録層を用いることが望まし
い。このような大きなＫｕを有する媒体は、室温付近で
は記録に必要な磁界が記録ヘッドの発生磁界を上回り記
録不能である。これに対して、熱アシスト磁気記録方式
においては、記録磁極の近傍に光ビームなどを用いた媒
体加熱手段を配し、記録時に局所的に媒体を加熱し加熱
部のＨｃ０をヘッドからの記録磁界以下に低下させて記
録する。
【００１２】この基本コンセプトを実現する上での重要
なポイントは、加熱中もしくは加熱直後の媒体が冷却す
る前に記録磁界を供給して記録を完了すること、隣接ト
ラックを加熱して隣接磁化転移を熱擾乱で破壊すること
が無いように、記録磁極の幅程度の微小領域のみを選択
的に加熱することであると考えられる。
【００１３】多粒子系媒体を用いる態様では、隣接トラ
ックの熱擾乱と共に、記録しようとしているトラックに
形成した磁化転移が、下流側の未だ温度が十分に冷め切
らない領域で熱擾乱の影響を受けない様な工夫が必要と
なるが、記録密度は粒径で決まり、かつ磁化反転速度が
極めて速い、という利点がある。
【００１４】一方、連続磁性膜すなわち非晶質状の磁性
膜を用いる方式では、記録密度が磁壁の厚み（１０−２
０ｎｍ）で規定され、磁壁移動を伴う場合は磁壁移動速
度（数１０ｍ／ｓ）がデータ転送速度を規定する、とい
った多粒子系には無い短所を有する反面、磁性粒子の体
積Ｖは無限大と見なせるので熱擾乱問題は考える必要が
無い。連続磁性膜を用いる方式においても、室温付近の
媒体保磁力をヘッド磁界よりも高く、加熱部の媒体保磁
力をヘッド磁界よりも低く調整する点では前記の多粒子
系と同じである。
【００１５】連続磁性膜として光磁気媒体を用い、光ア
シスト磁気記録を試みた先行技術は、例えば日本応用磁
気学会誌ｖｏｌ．２３，Ｎｏ．８，ｐｐ．１９０１−１
９０６，１９９９に開示されている。この先行例では、
媒体を加熱する熱源としてはファーフィールドの光ビー
ムを利用し、記録磁極と光ビーム源は媒体に対して互い
に対向して配置されているので、両面記録は不能である
と共にニアフィールド光の利用は不可能である。また、
記録ビット長は磁気ヘッドにより決定されるが、記録ト
ラック幅は光スポットで決定しているため、トラック幅
の限界はファーフィールド光のスポットサイズに制限さ
れる。即ち短波長レーザと高ＮＡのレンズを組合せたと
してもトラック幅は数１００ｎｍが限界である。
【００１６】さらに、この先行例では光照射位置と記録
磁界印加位置とは略一致しているため、媒体を加熱する
に要する時間でデータ転送速度が規定される、という問
題もあった。
【００１７】以上説明したように、熱アシスト磁気記録
方式において多粒子系媒体を用いようとすると、媒体が
十分に加熱されているタイミングで記録磁界下を通過さ
せる手段が不明確であり、小型・軽量・安価な熱アシス
ト磁気記録ヘッドの実現が困難であり、さらにニアフィ
ールド光を用いる形態では光学開口もしくは集光部のサ
イズと記録磁極の適正な位置関係が与えられていない、
などの問題があった。
【００１８】一方、連続磁性膜系媒体を用いようとする
と、両面記録ができない、ニアフィールド光の採用が不
可能なために記録密度をそれほど高くできない、光照射
位置と記録磁界印加位置が一致しているために媒体の熱
応答でデータ転送速度が規定される、などの問題があっ
た。
【００１９】本発明は、かかる課題の認識に基づいてな
されたものである。すなわち、その目的は、光ビームな
どの加熱源により媒体を加熱昇温して磁気情報を記録す
る熱アシスト磁気記録において、媒体の加熱と磁気記録
とのタイミングを最適に調節することができ、小型、軽
量、高信頼性を有し、記録密度を飛躍的に改善すること
が可能な熱アシスト磁気記録方法及び熱アシスト磁気記
録装置を提供することにある。
【００２０】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成する手段
として、本発明の熱アシスト磁気記録方法は、記録媒体
を加熱昇温して記録部の保磁力を低下させ、この保磁力
が低下した記録部に記録磁極からの記録磁界を印加する
ことにより磁気的情報を記録可能とした熱アシスト磁気
記録方法であって、前記記録部の保磁力が前記記録磁界
の大きさと等しくなる磁化固定点が、前記記録磁極のト
レーリングエッジよりもリーディング側に設けられるよ
うにしたことを特徴とする。
【００２１】ここで、前記磁化固定点と前記記録磁極の
トレーリングエッジとの距離をＤ、前記記録部に記録さ
れる最短磁化転移間隔をＢｍｉｎとした時に、Ｄ≦Ｂｍ
ｉｎなる関係を満足することを特徴とする。
【００２２】一方、本発明の第１の熱アシスト磁気記録
装置は、記録媒体の記録部を加熱昇温する加熱源と、前
記加熱源により加熱昇温されて保磁力が低下した前記記
録部に記録磁界を印加することにより磁気的情報を記録
する記録磁極と、を備え、前記記録部の保磁力が前記記
録磁界の大きさと等しくなる磁化固定点が、前記記録磁
極のトレーリングエッジよりもリーディング側に設けら
れるようにしたことを特徴とする。
【００２３】ここで、前記磁化固定点と前記記録磁極の
トレーリングエッジとの距離をＤ、前記記録部に記録さ
れる最短磁化転移間隔をＢｍｉｎとした時に、Ｄ≦Ｂｍ
ｉｎなる関係を満足することを特徴とする。
【００２４】また、前記記録磁極よりもトレーリング側
に設けられ前記記録部に記録された前記磁気的情報を検
出する磁気再生素子をさらに備えたことを特徴とする。
【００２５】また、前記記録磁極のリーディングエッジ
からトレーリングエッジまでの距離をＬｍａｇ、前記記
録磁極のトレーリングエッジから前記磁気再生素子の磁
気検出部の中心までの距離をＤｍｒ、前記記録部に磁化
遷移を記録するために前記記録磁界を反転させた瞬間か
ら前記磁気再生素子が前記記録部に記録されたその磁化
遷移を検出する瞬間までの時間間隔をΔT、前記記録部
と前記記録磁極との相対速度をvとした時に、Ｄｍｒ≦
ｖ・ΔＴ≦Ｄｍｒ＋Ｌｍａｇなる条件が満たされること
を特徴とする。
【００２６】また、前記加熱源は、前記記録媒体に対し
て電子を放出することにより前記記録部を加熱昇温する
電子放出源であることを特徴とする。
【００２７】また、前記加熱源としての発光素子を備
え、前記発光素子は、前記記録磁極よりもリーディング
側に設けられ、前記発光素子の発光部のトレーリングエ
ッジと前記記録磁極のリーディングエッジの距離をＤｔ
ｈ、前記発光部のリーディングエッジからトレーリング
エッジまでの距離をＬとした時に、Ｄｔｈ≦４Ｌなる条
件が満たされることを特徴とする。
【００２８】一方、本発明の第２の熱アシスト磁気記録
装置は、記録媒体の記録部を加熱昇温する加熱源として
の発光素子と、前記発光素子よりもトレーリング側に設
けられ、前記発光素子により加熱昇温された前記記録媒
体の前記記録部に記録磁界を印加することにより磁気的
情報を記録する記録磁極と、を備え、前記加熱源により
加熱昇温された前記記録部が前記記録磁極により印加さ
れる前記記録磁界を通過する間に、前記記録部の保磁力
が前記記録磁界よりも小さくなる瞬間が設けられ、且
つ、前記発光素子の発光部のトレーリングエッジと前記
記録磁極のリーディングエッジの距離をＤｔｈ、前記発
光部のリーディングエッジからトレーリングエッジまで
の距離をＬとした時に、Ｄｔｈ≦４Ｌなる条件が満たさ
れることを特徴とする。
【００２９】ここで、前記発光素子のトレーリング側
に、前記記録磁極がモノリシックに埋設されたことを特
徴とする。
【００３０】また、前記発光素子は、微細孔を有するレ
ーザ素子であり、前記発光部は、前記微細孔であること
を特徴とする。
【００３１】本発明者は、新規な着想に基づく熱アシス
ト磁気記録装置を提案する。熱アシスト磁気記録装置に
おいては、十分にノイズが低くなる程度に微細な磁性粒
子を用い、且つ熱擾乱耐性を確保する為に室温付近で高
いＫｕを示す記録層を用いる。このような大きなＫｕを
有する媒体は、室温付近では記録に必要な磁界が記録ヘ
ッドの発生磁界を上回り記録不能である。これに対し
て、媒体を何らかの手段で局所的に加熱すると、加熱部
のＨｃ０を記録ヘッド磁界以下に低下させて記録するこ
とができる。
【００３２】媒体を加熱する手段としては、光ビームあ
るいは電子ビームを利用することができる。
【００３３】電子放出源としては、電界放出型や熱電子
放出型などの各種のものを用いることが可能である。
「電界放出型」とは、電子放出面において高い電位勾配
（電界）を設けることにより直接電子を放出させる形式
のものをいう。「熱電子放出型」とは、陰極を加熱する
ことにより熱電子を放出させる形式のものをいう。本発
明においては、特に電界放出型の電子放出源を採用した
場合、電子放出領域は１０ｎｍ程度なので、媒体の１０
ｎｍ程度の領域を選択的に加熱することが容易であり、
従来提案されていた光ビームを用いる方式の分解能を遥
かに超えることができる。しかし、熱電子放出型の電子
放出源を用いた場合においても、電子線を所定のビーム
サイズに収束すれば同様の効果を得ることができる。
【００３４】
【発明の実施の形態】以下、具体例を参照しつつ本発明
の実施の形態について詳細に説明する。
【００３５】（第１の実施の形態）まず、本発明の第１
の実施の形態として、媒体の加熱と磁気書き込みのタイ
ミングに関する独特の構成について説明する。
【００３６】図１は、本実施形態の概念を説明するため
の概念図であり、同図（ａ）は記録ヘッドと記録媒体の
基本配置構成を示す断面図、同図（ｂ）は記録媒体の熱
応答を模式的に示すグラフ図、同図（ｃ）は記録媒体の
保磁力Ｈｃ０と記録ヘッドの記録磁界Ｈｗとの関係を示
すグラフ図である。
【００３７】図１（ａ）において、１は媒体の記録磁性
層、２は熱源の出射孔、３は出射孔周囲の隔壁部、４は
記録磁極、ＬＥは記録磁極のリーディングエッジ（Lead
ingEdge）、ＴＥは記録磁極のトレーリングエッジ（Tra
iling Edge）、ＭＦＰはＨｃ０とＨｗの大きさが等しく
なる磁化固定点（Magnetic Frozen Point）、ＤはＭＦ
ＰとＴＥの間の距離、Ｂｍｉｎは最短磁化転移間隔を各
々表わしている。
【００３８】媒体を加熱昇温するための熱源としては、
光ビームや電子ビームなどを用いることが可能である。
例えば光ビームを用いる形態としては、端面発光レーザ
の出射面に全反射膜３を成膜し、活性層の中央部付近に
微小光学開口２を設けるなどの具体例を挙げることがで
きる。また、電子ビームを用いる形態しては、開口２の
部分にエミッターコーンを形成し、コーン先端から電界
放出される電子ビームを直接、媒体に照射する具体例を
挙げることができる。
【００３９】図１に例示した開口を用いる態様において
は、開口２から出射した光ビームあるいは電子ビームは
媒体１に照射され、記録磁性層を加熱する。媒体の移動
方向は同図（ａ）中に、「Medium moving direction」
と示したように、図の左側から右側である。この場合、
各素子の左側がリーディング側で、右側がトレーリング
側と定義される。
【００４０】そして、本実施形態おいては、ＭＦＰとＴ
Ｅとの間の距離Ｄと、最短磁化転移間隔Ｂｍｉｎとが、
Ｄ≦Ｂｍｉｎなる条件を満足することを規定する。
【００４１】記録磁性層の温度は、例えば図１（ｂ）に
表したような時間応答を示す。すなわち、同図の縦軸Ｔ
は磁性層の温度であり、横軸ｔは時間を表わす。時間ｔ
に線速を掛ければ図１（ｂ）及び（ｃ）の横軸は記録ト
ラック方向の位置と解釈することもできる。媒体の熱応
答は、照射される熱ビームの空間的プロファイル、熱ビ
ームのパワー、媒体のビームに対する移動速度（線
速）、媒体の膜材料（熱物性値）、膜厚、膜構造（図１
には表していないが、通常は記録磁性層の他に下地層、
保護層、潤滑層などを有する）、などに依存する。実際
のディメンションで媒体の熱応答解析を行うと、冷却時
間は媒体が記録磁極下部を通過する時間よりも長く、図
１（ｂ）に表したようになる。
【００４２】すなわち、将来の数１００Ｇｂｐｓｉ級の
磁気記録システムにおいては、Ｂｍｉｎは数１０ｎｍ程
度、記録トラック幅は数１００ｎｍ未満まで縮小され
る。サイドイレーズ（隣接トラックの情報の不必要な消
去）を防止するためには、ビームサイズをトラック幅程
度に規定すべきなので、開口２の大きさも例えば２００
ｎｍ程度となる。この開口から例えばガウス型ビームが
出射した場合、実効的な加熱範囲は全半値幅相当の１０
０ｎｍ程度であり、線速を２０ｍ／ｓとした場合、実効
加熱時間は５ｎｓ程度となる。
【００４３】媒体の構造を熱的に調整して高速熱応答と
した場合、加熱速度は数１０Ｋ／ｎｓ程度となるので、
例えば５０Ｋ／ｎｓとおくと媒体は環境温度よりも２５
０Ｋ程度昇温させることが可能である。冷却速度は例え
ば平均的には２０Ｋ／ｎｓ程度なので、２５０Ｋの冷却
には１２．５ｎｓの時間を要し、その間に媒体は２５０
ｎｍ移動することになる。
【００４４】一方で、熱アシスト記録の原理から鑑み
て、加熱部としての開口と記録磁極の間の距離は極力近
接されるべきである。何故ならば、高密度化の為には可
能な限り媒体の粒径を小さくすべきなので、室温で十分
な熱擾乱耐性を確保する上では、磁気異方性エネルギー
（Ｋｕ）の巨大な磁性膜を媒体として用いるべきであ
る。Ｋｕが大きい程室温の保磁力（Ｈｃ０）は上昇し記
録しにくくなるのであるから、熱アシスト記録における
記録温度は高く設定されることになる。従って、媒体が
十分に加熱されているタイミングで記録磁界を印加しな
いと記録できないことになり、開口と記録磁極は可能な
限り近接配置すべきという帰結になる。
【００４５】例えば、開口２と記録磁極のＬＥ間は数１
０ｎｍ未満例えば２０ｎｍに設定され、線速２０ｍ／ｓ
では開口のトレーリングエッジ通過後１ｎｓの後から媒
体に記録磁界が印加されることになる。図１（ｂ）に表
したように記録磁極下部を通過している間、媒体温度は
低下を続け、それに従って図１（ｃ）に表したようにＨ
ｃ０は増加する。記録する為にはＨｗ≧Ｈｃ０でなけれ
ばならないので、ＭＦＰで媒体磁化は固定される。
【００４６】従来提案されていた熱アシスト磁気記録に
おいては、記録磁極のトラック方向の長さ（ＬＥ−ＴＥ
間距離）については、着目されておらず、何ら規定はさ
れていない。これに対して、本実施形態においては、こ
の位置関係の重要性に着目し、独特の構成を規定する。
この規定の論拠と効果については後に詳述するが、ここ
ではまず、各素子の配置と冷却時間の関係が、なぜ図１
に表したようになるのかを説明する。
【００４７】ＭＦＰが磁極のミドルポイント（ＬＥとＴ
Ｅとの間に位置する点）にある場合で、かつ最短磁化転
移間隔が例えば２０ｎｍの場合、本実施形態の規定に従
って、記録磁極のトラック方向の長さは４０ｎｍとな
る。線速２０ｍ／ｓでは媒体が記録磁極下部を通過する
時間は２ｎｓである。この値と前記した開口とＬＥ間を
通過する時間１ｎｓは、媒体が室温付近まで冷却するに
要する時間の１２．５ｎｓに比較して非常に短い。線
速、媒体の熱応答、ＭＦＰの位置などによって上記した
値はある程度変化するが、図１に示したように媒体が十
分に冷却する以前に、媒体は記録磁極を通過する状況が
理解できる。
【００４８】ここで、従来の磁気記録ではＭＦＰは磁極
のＴＥだったが、本実施形態においてはＭＦＰは磁極の
ＴＥよりもＬＥ側に配される。こうすることの効果は２
つ有る。一つは記録の急峻性であり、もう一つは記録後
の熱擾乱耐性の確保である。
【００４９】記録の急峻性に関しては、記録磁界Ｈｗの
空間的急峻性よりもＨｃ０の空間的急峻性の方が鋭いこ
とを意味する。線密度の制限要因が、媒体の磁化転移
幅、ヘッドと媒体のスペーシング、Ｈｗの空間的急峻性
にあることは従来より知られている。Ｈｗの急峻性は通
常は１００Ｏｅ／ｎｍ未満で、典型的には５０Ｏｅ／ｎ
ｍ程度である。一方で、前記したように、Ｈｃ０は最高
到達温度での値から室温での値までに２５０ｎｍで変化
する。再度前述の説明で例示した値を用いると、記録点
から室温までの距離はほぼ２００ｎｍになる。記録点の
Ｈｃ０と室温のＨｃ０の差が大きければ大きい程高密度
化されることは前述の通りだが、例えば室温Ｈｃ０が５
０ｋＯｅの媒体を用いて、記録点Ｈｃ０が１０ｋＯｅに
なる様に設定した場合を想定すると、２００ｎｍで４０
ｋＯｅのＨｃ０の変化なので、Ｈｃ０の空間的急峻性と
しては２００Ｏｅ／ｎｍとなり、従来の磁気記録に比べ
て格段に記録の急峻性が向上すると言える。
【００５０】もう一つの記録直後の熱擾乱耐性の確保
も、本実施形態の大きな特徴のひとつである。ＭＦＰか
らトレーリング側では、Ｈｃ０＞Ｈｗなので、媒体磁化
はＨｗ単独では変化しないが、記録層の温度は未だ高温
状態にある。前記した数字を挙げるとＭＦＰ以降２００
ｎｍの距離（線速２０ｍ／ｓでは１０ｎｓの時間に相
当）は十分にＫｕＶ／ｋＴが立上がっておらず、再反転
を起す可能性はある。但しＭＦＰからＴＥの間を媒体が
通過する時間帯は、Ｈｗが熱擾乱による反転を防止する
方向に作用するので、少なくもこの間は再反転しない。
但し注意を要するのは、ＭＦＰからＴＥを通過している
間にＨｗの極性が反転してしまった場合には、Ｈｗは熱
擾乱をサポートする方向の転換するので、直ちに再反転
してしまう危険性が大きい点である。
【００５１】Ｈｗが極性を変える時間内に、媒体が移動
する距離は最短磁化転移間隔Ｂｍｉｎである。従って、
本発明に規定する様に、Ｄ≦Ｂｍｉｎとすれば、Ｈｗの
印加は記録直後の再反転を防止する方向にのみ作用し、
熱擾乱をサポートする方向には働かないことが理解でき
る。
【００５２】以下、具体例を参照しつつ本実施形態につ
いてさらに説明する。図２は、本実施形態の熱アシスト
磁気記録装置の主要部の一実施例を表す断面図である。
同図において、１１−１４は磁気記録媒体部、２１，２
２は光学開口部、３１−３３は磁気記録ヘッド隔壁部、
４０−４３は磁気記録ヘッド記録磁極部、５１−５５は
レーザ素子部を各々表わし、１１は磁気媒体基板、１２
は下地層、１３は記録磁性層、１４は保護層、２１は光
学開口、２２は導波路、３１は第一の導波路隔壁、３２
は第二の導波路隔壁、３３は第三の隔壁、４０は記録磁
極全体部、４１は記録磁極、４２はリターンパス、４３
はコイル、５１は第二のクラッド層部、５２は活性層
部、５３は第一のクラッド層部、５４はレーザ素子成長
基板、５５はレーザ素子隔壁部である。
【００５３】図２に表した熱アシスト磁気記録ヘッドと
熱アシスト磁気記録媒体は、例えば以下の手順で作成す
ることが可能である。
【００５４】まず、レーザ素子一体型磁気ヘッドの形成
方法の一例を説明する。
【００５５】ＧａＡｓ、サファイアを代表とするレーザ
素子成長基板５４上に、第一のクラッド層５３、活性層
５２、第二のクラッド層５１の順に、例えばＭＯＣＶＤ
（metal-organic chemical vapor deposition ：有機金
属化学気相成長）法、ＭＢＥ（molecular beam epitax
y：分子線エピタキシー）法などによって結晶成長し、
磁気記録再生素子部の間隔（例えば数１００μｍ）に従
って、島状に面発光レーザ素子を形成する。ここで図２
ではレーザ素子の主要部のみを示してあり、クラッド
層、活性層などの詳細構造や電極は煩雑を避ける為に省
いてある。
【００５６】次に、島状形成したレーザ素子の間は隔壁
部５５で埋め込み、必要に応じて平坦化処理を施す。
【００５７】次に、５１，５５の下面上に順次、プラナ
ー型の磁気ヘッド部を形成していく。磁気ヘッド素子部
の形成プロセスには自由度が有り各種の材料・プロセス
が適用可能であるが、ここでは典型例を述べる。
【００５８】まず、導波路部２２と光学開口部２１を、
例えばスパッタリング法によるＳｉＯ２の成膜後、ＣＨ
Ｆ３−ＲＩＥ（reactive ion etching）とＣＤＥ（chem
icaldry etching）の二段エッチングプロセスを用い
て、開口部を垂直加工、導波路部をテーパ加工し図２の
形状を得る。
【００５９】次に、隔壁部３１，３２を、例えばＴｉ−
Ｎ，Ｔａ−Ｎなどの高融点・高反射率材料もしくは、
Ｗ，Ｍｏ，Ｔａなどの高融点金属をＣＶＤもしくはスパ
ッタリングを用いて形成することにより得る。この際、
５１，５５の下面上に隔壁３１，３２の材料が形成され
ても構わない。開口部２１側壁への隔壁膜３１，３２の
付きまわりを良好にする上では、ＣＶＤ法、もしくは基
板回転型のスパッタリングを用いるのが好ましい。
【００６０】次に、隔壁部３３として例えばレジストを
埋め込み形成した後、記録磁極全体部４０とコイル部４
３の形状に合せてパターニングする。
【００６１】次に、記録磁極全体部４０をコイル上面ま
で例えばレジストフレームメッキ成長法で形成した後、
コイルパターンに合せてレジストをパターニング成長
し、例えばＣｕコイルをフレームメッキ成長させた後、
記録磁極残部形状に合せてレジストをパターニングし、
磁極残部を再度メッキ成長させる。記録磁極部４１は例
えば１００ｎｍ程度の微細パターンになるので、必要に
応じて最後にＦＩＢ（focused ion beam）加工に供され
る。
【００６２】以上説明した工程により、図２の熱アシス
ト磁気ヘッドの発光部と記録磁極を形成することができ
る。再生素子部は記録磁極のトレーリング側（図２の右
方向）に適宜作成すれば発光素子一体型の熱アシスト磁
気ヘッドを作成することができる。上記実施例では、面
発光レーザと垂直記録ヘッドを組合せた例を挙げたが、
本発明は、端面発光レーザ、長手記録用ヘッドにも適用
可能である。端面発光レーザを用いる形態では、例えば
光学開口の上部に直接活性層を配置し、光出射方向を図
２と同一にすれば良い。また、長手記録に適用する場合
には、例えば隔壁３１の左側に第二の記録磁極を配すれ
ば良い。
【００６３】さらに熱源として、レーザ以外に電子ビー
ムを用いることも可能であり、その場合には開口２１部
に例えばＣ（炭素）からなるコーン状エミッターを配置
し、媒体に対して負の電圧を印加すれば、媒体を加熱昇
温するのに十分な電界放出電子ビームを得ることができ
る。
【００６４】次に、図２に例示した熱アシスト磁気記録
媒体の作成手順の一例を説明する。媒体基板１１として
は、ガラス、ＡｌＰコートＡｌ基板などが代表的であ
り、媒体各層は典型的にはスパッタリング法を用いて基
板上に形成される。
【００６５】垂直媒体の例では、まずＮｉＦｅ、ＣｏＺ
ｒＮｂなどを代表とする軟磁性裏打ち層を下地層１２と
して形成、続いて、ＣｏＰｔ，ＳｍＣｏ，ＦｅＰｔを代
表とする高Ｋｕの記録磁性層１３、更にＣを代表とする
保護層１４を連続成膜する。スパッタ装置から取出した
後、ＰＴＦＥ系などの潤滑層をディッピングもしくはス
ピンコート形成すれば、図２の熱アシスト磁気記録媒体
を得ることが可能である。
【００６６】一方、長手（面内）記録媒体の例では、例
えばＣｒ，Ｖなどを代表とする結晶配向制御層を下地層
として用いれば良い。
【００６７】本発明の効果を実証する実験に先立って、
記録磁性層の熱磁気特性をトルクメータとＶＳＭで、微
細構造をＴＥＭを用いて調べた結果を以下に説明する。
ＴＥＭ観察レベルの平均磁性粒径は５ｎｍ程度と微細
で、かつ揺らぎ場の測定から得られた活性化体積はほぼ
物理的な粒子体積に近く、本実施例の媒体が優れた高密
度ポテンシャルを有していることが確認できた。室温の
Ｋｕは２．５ｘ１０７ｅｒｇ／ｃｃと十分に高く、室温
でのＫｕＶ／ｋＴは１００程度と十分な熱擾乱耐性を有
していることを示した。室温でのＨｃ０は２５ｋＯｅ程
度と高く、記録磁界のシミュレーション値の１０ｋＯｅ
から考えて、室温での磁気記録は不可能と判定された。
Ｈｃ０の温度特性は、室温から高温に掛けてほぼ直線的
に低下し、１０ｋＯｅのＨｃ０を示す膜温度は、２５０
℃程度であった。
【００６８】図２の構成を用いて、本実施形態を以下の
手順で実施しその効果を検証した。本実施例においては
光学開口２１の大きさは２００ｎｍ角とし、隔壁３２の
膜厚（開口２１のトレーリングエッジと記録磁極４１の
リーディングエッジ間の距離）は２０ｎｍ、記録磁極の
トラック方向の長さは１５０ｎｍとした。前述した数１
００Ｇｂｐｓｉ級では磁極の長さはもっと短く設定され
るべきであるが、本実施例では、本発明の効果を明確に
する目的で１５０ｎｍとした。なお、本発明の効果を明
確にするためには、記録磁極の長さ自体は問題では無
く、最短磁化転移間隔Ｂｍｉｎとの関係が重要であるこ
とは言うまでもない。
【００６９】実験は、最短磁化転移間隔Ｂｍｉｎを幾通
りかに変えつつ最短磁化転移間隔相当の単一記録周波数
で記録を行い、記録磁極のトレーリング側に設けられた
ＧＭＲ（giant magnetoresistive）ヘッドで記録直後の
信号を再生し、ＭＦＰの計測を行い、本発明の規定する
ＤとＢｍｉｎの比と再生信号振幅の関係を調べた。ここ
でＭＦＰの計測は以下の様に実施した。記録磁界の立上
り立ち下がりを媒体が記録磁極下部を通過する時間に比
べて極めて短い様に調整した場合、記録磁界の零クロス
点（極性が変わる時刻）と再生信号のピーク値（微分信
号の零クロス点）の時間間隔は、ＭＦＰとＧＭＲ素子の
間の距離を線速で割った値に相当する。また、媒体が記
録磁極のＴＥからＧＭＲ再生部に移動する時間は、記録
磁極のＴＥとＧＭＲ素子部の間の物理的距離を線速で割
った値に相当する。上記二つの時間の差に線速を掛けれ
ば、本実施形態において規定する磁化固定点と記録磁極
のＴＥ間の距離Ｄを得ることができる。Ｄは照射する光
ビームのパワー、記録磁界強度、媒体の熱応答に依存し
て変化する。
【００７０】図３は、再生信号振幅とＤ／Ｂｍｉｎの関
係を表すグラフ図である。Ｄ／Ｂｍｉｎ＜１の領域にお
いてＤ／Ｂｍｉｎの増加に従って信号振幅がなだらかに
低下しているのは、ＧＭＲ再生素子部に流入する媒体磁
界強度がＢｍｉｎの低下に従って緩やかに減少するため
である。このなだらかな低下よりも格段に大きな低下率
で、Ｄ／Ｂｍｉｎ〜１付近で信号振幅が急激に低下して
いることが分かる。
【００７１】Ｂｍｉｎを変えて記録した幾つかのトラッ
クをＭＦＭで観察した結果、Ｄ／Ｂｍｉｎ＜１の領域で
は、記録磁化の向きは一つの記録セル内でほぼ揃ってい
たが、Ｄ／Ｂｍｉｎ＞１なる場合には、一つの記録セル
内で再反転した磁性粒子が多数観察され、消磁状態に近
い磁化状態を呈した。このことは、ＭＦＰで形成された
磁化転移のトレーリング側の磁性粒子の磁化が、記録磁
界の向きが記録方向と変わらない時間帯では記録した通
りの向きを向いていたにも関わらず、記録磁極の下部に
有る時に磁界の極性が反転してしまうと、Ｈｃ０はＨｗ
よりも大きいにも関わらず、Ｈｗが熱擾乱を助長してし
まうがために、再反転磁化が形成されてしまうことを意
味しており、同時に本実施形態の熱アシスト磁気記録装
置の効果を端的に表わしている。
【００７２】また、図３において、Ｄは光照射強度、記
録磁界、媒体熱応答その他が一意に決まった場合、光ビ
ームのトラック幅方向の空間分布がトラックと垂直な線
分の場合には一意に決まるが、トラック幅方向に湾曲し
ている場合にはトラック中心とトラックエッジで値が異
なる。その様な場合にもトラック幅方向に亘る平均的な
Ｄは前述のやり方に従って再生信号から定義することが
できる。
【００７３】また、図３の実施例では特にＤ／Ｂｍｉｎ
の下限は見られないが、より磁性粒子サイズが小さくな
った場合には、Ｄ／Ｂｍｉｎ≦１の範囲内においては、
ＭＦＰから記録磁極のＴＥに亘る間は、Ｈｗが記録済み
磁化の熱擾乱を防止する方向に作用するので下限値が存
在する。この下限値は媒体磁性粒子の粒径とＫｕに依存
する。
【００７４】以上説明したように、本実施形態によれ
ば、熱アシスト磁気記録において、磁化転移を急峻にで
きると共に、磁化転移形成直後の熱擾乱による再反転を
確実に防止することが可能となる。その結果として、記
録密度を飛躍的に向上させ、且つ安定した高信頼性の磁
気記録が可能となる。
【００７５】（第２の実施の形態）次に、本発明の第２
の実施の形態について説明する。
【００７６】本実施形態の熱アシスト磁気記録装置は、
（１）熱源としての光ビームと記録磁界とを媒体の同一
面側から供給すること、（２）発光素子と磁気記録素子
とが一体型の構造をなすこと、（３）媒体移動方向の上
流側から発光素子、記録磁極の順番に積層されているこ
と、（４）発光部と記録磁極とが近接配置されているこ
と、を構成上の基本とする。
【００７７】（１）光ビームと記録磁界を媒体の同一面
側から供給することにより、近接場光の利用を可能と
し、ファーフィールド光では実現不能な数１０ｎｍの微
小領域の選択的加熱を可能足らしめる。（２）発光素子
と磁気記録素子が一体型の構造を為すことにより、構成
が複雑で質量の重い光学系を除きヘッドの高速シーク動
作を可能足らしめると共に、導波路やファイバーを用い
て光照射する方式に比較して光利用効率を格段に高め、
数１０ｍＷの半導体レーザの採用を可能足らしめる。
（３）媒体移動方向の上流（リーディング）側から発光
素子、記録磁極の順番に積層する構成と、（４）発光部
と記録磁極の近接配置によって、十分に媒体のＨｃ０が
低下しているタイミングで記録磁界を供給することが可
能となる。
【００７８】上述した基本構成に加えて、本実施形態に
おいては、さらに、磁気再生素子を独特の位置関係に配
置する。
【００７９】すなわち、本実施形態においては、媒体進
行方向の上流(リーディング)側から、発光素子、記録磁
極、磁気再生素子の順番に近接配置され、記録磁極のト
ラック方向の長さ（すなわち記録磁極のリーディングエ
ッジからトレーリングエッジまでの距離）をＬｍａｇ、
記録磁極のトレーリングエッジから再生素子の磁気ギャ
ップのトラック方向中心までの距離をＤｍｒ、該記録磁
極からの記録磁界を反転させて磁気記録媒体の記録層に
磁化遷移を記録するために該記録磁極に鎖交させたコイ
ルに流す記録電流を反転させる瞬間から、該磁気再生素
子がその反転磁化を検出して再生信号を出力する瞬間ま
での時間間隔をΔＴ、該磁気記録媒体と該記録磁極との
相対速度をｖとおく時、 Ｄｍｒ≦ｖ・ΔＴ≦Ｌｍａｇ＋Ｄｍｒ を満たすものとする。
【００８０】このような条件を満たせば、磁気記録媒体
上に磁化反転が記録される位置は記録磁極の直下すなわ
ち記録磁極のリーディングエッジからトレーリングエッ
ジの範囲に入り、磁化反転の記録が決定される瞬間まで
記録磁界が一定のまま磁気記録媒体に加わるため、記録
が確定するまでに熱擾乱による磁化消磁を招くことが無
く、安定且つ高速の記録を保証することができる。
【００８１】以下、図面を参照しつつ本実施形態につい
てさらに詳細に説明する。
【００８２】（第１の具体例）まず、本実施形態の第１
の具体例として、比較的広いトラック幅で本実施形態の
熱アシスト磁気ヘッドを試作し、その効果を検証した。
なお、本具体例においては、ニアフィールドの光学開口
や、収束レンズ系は使用していない。
【００８３】図４は、本具体例に関わる熱アシスト磁気
記録装置の一実施例を表し、図４（ａ）は熱アシスト磁
気ヘッドを媒体面側から見た平面、図４（ｂ）は媒体を
含めたトラック方向のＡ−Ａ’線断面図である。
【００８４】図４において、１５１−１５４の符号で示
した部分は媒体の主要部、残る符号で示した部分は全て
熱アシスト磁気ヘッドの構成主要部である。
【００８５】ヘッドの構成要素は、１１１−１１９から
なる半導体レーザ発光素子部、１２０−１２７からなる
磁気記録素子部、１３０−１３３からなる磁気再生素子
部、４からなる保護コート部からなる。図中に示した様
に、上流（リーディング）側から、発光素子部、直記録
素子部、磁気再生素子部の順番に並ぶ構成となってい
る。ここでも、「上流（リーディング）」、「下流（ト
レーリング）」とは媒体がヘッドに対して上流側から下
流側へ移動して記録再生を行うことを意味する。
【００８６】また、「リーディングエッジ」、「トレー
リングエッジ」とはヘッドを構成する各要素（例えば発
光素子、光学開口、記録磁極、再生素子など）のトラッ
ク方向の上流側端部、下流側端部を意味する。なお図４
では、煩雑を避ける為、本発明に直接関連のない要素、
例えば再生素子部の詳細な構造、電極取出し部の構造等
は省略した。
【００８７】図４に表した半導体発光素子部の構成にお
いて、１１１は基板、１１２は格子整合の為のバッファ
層例えば膜厚数μｍ程度のＧａＡｓ層、１１３はｐ層例
えば膜厚２００ｎｍ程度のｐ型ＧａＡｓ層、１１４はス
トライプ状積層メタル電極例えば幅が１μｍ、全厚１０
０ｎｍ程度のＴｉ／Ｐｔ／Ａｕ積層膜、１１５はｐ型ク
ラッド層例えば膜厚１μｍ程度のｐ型ＡｌＧａＩｎＰ
層、１１６は活性層例えば膜厚１００ｎｍ程度のＧａＩ
ｎＰ層、１１７は活性層中の共振領域（発光領域）、１
１８はｎ型クラッド層例えば膜厚１μｍ程度のｎ型Ａｌ
ＧａＩｎＰ層、１１９は電極例えば膜厚１００ｎｍ程度
のＡｕＧｅ／Ａｕ積層膜である。
【００８８】上記構成では、発光領域は幅１μｍ程度、
トラック方向には活性層厚の数１００ｎｍ程度の矩形状
を為す。後述する様に発光面１１７と媒体の間隔（スペ
ーシング）は数１０ｎｍ程度はなれている。媒体面上で
のビームプロファイルをシミュレーションで求めた結
果、トラック幅方向に約１μｍ、トラック方向に２００
ｎｍ程度のｅ−２径を有する長円形状であった。
【００８９】トラック方向のビーム径と活性層厚の関係
はスペーシングにも依るが、数１０ｎｍのスペーシング
では、ビーム径は活性層厚の二倍程度である。
【００９０】図４の磁気記録素子部の構成においては、
１２０は絶縁膜例えば膜厚１００ｎｍのＳｉＯ２、１２
１は上流側磁極例えば膜厚２００ｎｍのＣｏＮｉＦｅ膜
（磁極先端部１２２以外の部分は図４（ａ）で奥に引っ
込んだ構造を為す）、１２２は本発明を特徴付ける発光
素子中に埋め込まれた記録磁極先端部、例えば先端幅が
０．７５μｍ、奥行きが１μｍの先端部、２３は絶縁体
例えばレジストフレーム、１２４は記録磁界発生用コイ
ル例えば１０ターンのＣｕコイル、１２５はリターンパ
ス用磁極例えば膜厚１μｍのＮｉＦｅ膜、２６は上流側
磁極とリターンパス用磁極の接合部、１２７は平坦化絶
縁膜例えば膜厚５００ｎｍのＳｉＯ２である。
【００９１】図４の磁気再生素子部の構成においては、
１３０は上流側シールド例えば膜厚５００ｎｍのＮｉＦ
ｅ、１３１は再生ギャップ例えばシールド間厚が２００
ｎｍのＳｉＯ２（シールドとＧＭＲ間即ち再生ギャップ
は１００ｎｍ）、１３２はＧＭＲ再生素子部例えばＣｏ
Ｆｅ／Ｃｕ／ＣｏＦｅ／ＦｅＭｎ積層膜、１３３は下流
側シールド例えば膜厚５００ｎｍのＮｉＦｅである。図
４（ａ）には示していないが、ＧＭＲ素子の両端はハー
ドバイアス膜例えばＣｏＰｔ、及びメタル電極膜が連結
されている。１０４はヘッド全体の保護膜であり、例え
ば膜厚数１０μｍのＡｌ２Ｏ３膜を用いることができ
る。
【００９２】図４の媒体部の構成においては、１５１は
磁気記録層、例えば膜厚３０ｎｍのＣｏＰｔ−ＳｉＯ２
垂直磁化・多粒子系薄膜、１５２は軟磁性下地例えば膜
厚１００ｎｍのＮｉＦｅ、１５３は発光素子からの光を
受けて加熱する部分、１５４は冷却過程において磁化転
移が決定される位置、１５５は記録磁極から供給され媒
体を鎖交する記録磁束、１５６はレーザ発光素子端面か
ら放出されて媒体面へ向かう光束を、各々示している。
媒体構成において、基板、保護膜、潤滑膜は省略した。
【００９３】図５は、図４に例示した磁気記録ヘッドに
おいて孤立磁化反転の記録再生特性を表し、同図（ａ）
は記録電流の時間依存性、同図（ｂ）はＧＭＲ素子から
得られる再生電圧の時間依存性をそれぞれ表すグラフ図
である。
【００９４】記録磁極１２２のトラック方向の長さ（す
なわち記録磁極のリーディングエッジからトレーリング
エッジまでの距離）をＬｍａｇ、記録磁極２２のトレー
リングエッジから再生素子の磁気ギャップのトラック方
向の中心までの距離をＤｍｒ、該記録磁極１２２からの
記録磁界を反転させて磁気記録媒体の記録層に磁化遷移
を記録するために該記録磁極に鎖交させたコイルに流す
記録電流を反転させる瞬間から、該磁気再生素子がその
反転磁化を検出して再生信号を出力する瞬間までの時間
間隔をΔＴ（この時間は高周波数帯域を有するオシロス
コープ等を使用することで十分計測可能である）、該磁
気記録媒体と該記録磁極との相対速度をｖとおく時、 Ｄｍｒ≦ｖ・ΔＴ≦Ｄｍｒ＋Ｌｍａｇ を満たすことにより、磁気記録媒体上に磁化反転が記録
される位置は記録磁極の直下すなわち記録磁極のリーデ
ィングエッジからトレーリングエッジの範囲に入る。そ
の結果として、磁化反転の記録が決定される瞬間まで記
録磁界が一定のまま磁気記録媒体に加わるため、記録が
確定するまでに熱擾乱による磁化消磁を招くことが無
く、安定且つ高速の記録を保証することができる。
【００９５】本具体例においては、媒体としては多粒子
系を用いたが、基板上に、連続磁性膜そして多粒子系磁
性膜を順次積層した構成、あるいは、基板上に、連続磁
性層、数ｎｍ厚み程度の極薄の非磁性層（あるいはＣｏ
ＺｒＮｂ等の軟磁性アモルファス層）、多粒子系磁性層
を順次積層した構成を用いても差し支えない。
【００９６】このような構成の媒体を用いることで、多
粒子系層と連続磁性層との間に働く交換結合力の温度特
性を利用することによって、多粒子系記録層単体では得
ることが困難な記録温度付近での保持力Ｈｃ０の温度特
性を急峻化したり、記録温度付近からそれ以上の温度で
媒体記録層の活性化体積Ｖを増やすことが可能となる
為、トラック方法の線記録分解能を上げても（すなわち
記録信号周波数を増加させても）、記録磁化を安定に形
成することが可能となり、しかも、例え、光ビーム径を
記録トラック幅より大きくすることで隣接記録トラック
が比較的高温度にさらされても、Ｖの増加により熱擾乱
耐性が増す為、クロスイレーズを招くおそれも解消する
ことができる。
【００９７】さらに、本実施形態は、連続磁性膜を媒体
として用いる場合にも効果的である。例えば、光磁気記
録媒体として用いられている、非晶質希土類・遷移金属
フェリ磁性合金膜（Ｒ−Ｔ膜）、より具体的には、ガラ
ス基板上に、Ａｌ合金系ヒートシンク層、ＴｂＦｅＣｏ
記録層、Ｃ保護層、潤滑層を順次積層した構成などであ
る。
【００９８】（第２の具体例）次に、本実施形態の第２
の具体例について説明する。
【００９９】前述した第１具体例においては、通常の積
層型薄膜磁気ヘッドのリーディング側に端面発光素子を
設ける場合について述べたが、本実施形態はプラナー
（planer）型薄膜磁気ヘッドに面発光素子を設ける場合
にも適用可能である。
【０１００】図６は、本発明をプラナー型薄膜磁気ヘッ
ドに適用した場合の一実施例の主要部構成図であり、記
録素子部と面発光素子部のみを示したものである。
【０１０１】すなわち、図６において、１５９はｎ型ク
ラッド層、１６０は活性層、１６１はｐ型クラッド層、
１６２は低屈折率部、１６３は高屈折率部、１６４は発
光部、１６５は記録磁極、１６６は記録磁極先端部、１
６７はコイル、１６８は熱絶縁部、１６９は対向テーパ
部、１７０は保護膜、１５１は媒体の記録層、１５２は
媒体の裏打ち層、７１はヨーク型ＧＭＲヘッドの磁気ヨ
ーク、７３はＧＭＲ素子、７２はＧＭＲ素子７３と磁気
ヨーク７１との電気的絶縁を保つＡＬ２Ｏ３等から成る
非磁性絶縁層、７４、７５はＧＭＲ素子にセンス電流を
通電するための電極膜、７６はヨーク型再生素子の磁気
ギャップ、Ｘは媒体進行方向、ｖは媒体とヘッドの相対
速度、Ｌｍａｇは記録磁極先端部のトラック方向の長
さ、Ｄｍｒは記録磁極先端部のトレーリングエッジから
ヨーク型磁気再生素子の磁気ギャップ７６のトラック方
向中心までの距離を各々示している。
【０１０２】図６に表した熱アシスト磁気記録ヘッドの
構成をその製造工程に沿って説明すると以下の如くであ
る。
【０１０３】まず、基板としては、前記具体例と同様に
ＧａＡｓバッファ層を有するサファイア基板、比較的厚
いバッファ層を成長させたアルチック基板などを用い
る。図６には基板を表していないが、同図の上面に配さ
れる。即ちｎ型クラッド層の上方に基板があり、薄膜の
成長方向は図６の上から下へ向けて行われる。
【０１０４】図示しない基板上にｎ型接合層を成長した
後、例えばｎ型ＡｌＧａＡｓ／ＡｌＡｓ多層クラッド層
１５９を成長、続いてＩｎＧａＡｓ多層量子井戸型活性
層１６０を成長、さらにｐ型ＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ多
層クラッド層１６１を成長する。電流注入の為の電極は
発光素子の側面部に設けられ、例えばＺｎ拡散層を電極
として用いることが可能である。活性層からの発光は活
性層の上下方向に起こり、二つのクラッド層によって活
性層側へ反射、増幅されてレーザ発振する。
【０１０５】レーザ光はｐ型クラッド層１６１の下面か
ら記録磁極側へ放射する。発光素子部を成長後、絶縁部
材の埋め込みと表面平滑化を行った後、記録素子部と収
束レンズ部の形成を行う。先ず発光素子の出射部にテー
パ状に低屈折率部１６２を形成し、１６２の中央部に逆
テーパ状の加工を施した後に、逆テーパ部に高屈折率部
１６３を埋め込み形成して、収束レンズ部を作成する。
発光素子部から出射した光は低屈折率部１６２と高屈折
率部１６３の界面で内側に曲げられ、効率良く発光部１
６４に導かれる。低屈折率部１６２としては、Ｃａ
Ｆ２，ＭｇＦ２，ＳｉＯ２など、高屈折率部１６３とし
ては、ＺｎＳ，ＴｉＯ２，Ｓｉ３Ｎ４などが各々好適で
ある。
【０１０６】収束レンズ部１６２，１６３は光利用効率
を向上する目的で設けられるものなので、発光部１６４
のサイズが比較的大きく収束レンズ無しでも利用効率が
比較的高い場合などは設ける必要は無い。収束レンズ部
を媒体面から見込んだ時の形状は円形、長円形、正方
形、長方形いづれでも良い。
【０１０７】次に、高屈折率部１６３上に再度低屈折率
部材をテーパ状に形成し、テーパコーンの側壁を利用し
て記録磁極１６５と対向テーパ部１６９を形成する。記
録磁極１６５の形成にはレジストフレームメッキ法が好
適である。対向部１６９は、垂直記録方式を採用する場
合には非磁性体、長手記録方式を採用する場合には記録
磁極と同一の磁性体で形成される。ここでは垂直記録方
式を実施したので、非磁性体例えばＣｕ，Ａｌ，Ａｕな
どの高反射率膜を表面に配する部材を用いた。
【０１０８】光による昇温が顕著な場合には、Ｗ，Ｍ
ｏ，Ｔａなどの高融点金属を配するのが好ましい。ま
た、記録磁極のテーパ面上にも高反射率膜もしくは高融
点金属膜を熱絶縁部１６８として被覆するのが良い。こ
うする事で光による記録磁極の昇温を防止して記録磁界
が低かするのを防止することができるのと同時に、光利
用効率を向上することができる。熱絶縁部は金属被覆単
体でも良いが、熱伝導率の低いセラミクス部材と金属膜
を積層すると記録磁極の昇温防止効果がより向上する。
【０１０９】記録磁極１６５と対向部１６９を形成した
後、磁極内にコイル孔を形成し、続いて記録電流を通電
するＣｕコイル部１６７を例えばフレームメッキ形成す
る。続いて、記録磁極先端部１６６の微細加工をＰＥＰ
もしくはＦＩＢ形成する。発光部１６４もサイズによっ
てはＦＩＢで仕上げ加工を行うのが好ましい。
【０１１０】最後に保護膜１７０をコーティングすれ
ば、図６に表した熱アシスト磁気ヘッドが完成する。
【０１１１】本具体例においても、第１の具体例と同様
に、記録磁極１６６のトラック方向の長さ（すなわち記
録磁極１６６のリーディングエッジからトレーリングエ
ッジまでの距離）をＬｍａｇ、記録磁極１２２のトレー
リングエッジからヨーク磁極１７１、ＧＭＲ素子１７
３、電極１７４、１７５、非磁性絶縁層１７２から成る
ヨーク型の再生素子の磁気ギャップ１７６のトラック方
向の中心までの距離をＤｍｒ、該記録磁極１２２からの
記録磁界を反転させて磁気記録媒体の記録層１５１に磁
化遷移を記録するために該記録磁極１６６に鎖交させた
コイルに流す記録電流を反転させる瞬間から、該磁気再
生素子がその反転磁化を検出して再生信号を出力する瞬
間までの時間間隔をΔＴ（この時間は高帯域のオシロス
コープ等を使用することで十分計測可能である）、該磁
気記録媒体と該記録磁極との相対速度をｖとおく時、 Ｄｍｒ≦ｖ・ΔＴ≦Ｄｍｒ＋Ｌｍａｇ を満たすことにより安定な高速記録を実現することが可
能である。
【０１１２】以上、第１及び第２の具体例を挙げつつ詳
述したように、本実施形態によれば、高密度記録再生に
必要な極めて微細な粒径からなる低ノイズの多粒子媒体
に対して、室温付近で十分に高い熱擾乱耐性を付与出来
ると共に、記録磁界印加部では光照射により媒体の磁化
反転に必要な磁界を低減化することにより、実用的な記
録ヘッドで高速記録を実現することが可能となる。
【０１１３】また、発光素子、記録再生素子一体化によ
り、小型軽量の熱アシスト磁気記録ヘッドが提供出来る
ので、高速シーク動作が可能になると共に低価格にヘッ
ドとドライブを構成することが出来る。
【０１１４】（第３の実施の形態）次に、本発明の第３
の実施の形態について説明する。
【０１１５】本実施形態にかかる熱アシスト磁気記録装
置も、（１）熱源としての光ビームと記録磁界とを媒体
の同一面側から供給すること、（２）発光素子と磁気記
録素子とが一体型の構造をなすこと、（３）媒体移動方
向の上流側から発光素子、記録磁極の順番に積層されて
いることを基本とし、さらに本実施形態の基本的な特徴
は、（４）発光部と記録磁極とを独特の距離関係によっ
て近接配置する構造にある。
【０１１６】（１）光ビームと記録磁界を媒体の同一面
側から供給することにより、近接場光の利用を可能と
し、ファーフィールド光では実現不能な数１０ｎｍの微
小領域の選択的加熱を可能足らしめる。（２）発光素子
と磁気記録素子が一体型の構造を為すことにより、構成
が複雑で質量の重い光学系を除きヘッドの高速シーク動
作を可能足らしめると共に、導波路やファイバーを用い
て光照射する方式に比較して光利用効率を格段に高め、
数１０ｍＷの半導体レーザの採用を可能足らしめる。
（３）媒体移動方向の上流（リーディング）側から発光
素子、記録磁極の順番に積層する構成と、（４）発光部
と記録磁極の近接配置によって、十分に媒体のＨｃ０が
低下しているタイミングで記録磁界を供給することが可
能となる。
【０１１７】具体的には、発光部のトレーリングエッジ
と記録磁極のリーディングエッジ間の距離をＤｔｈ、発
光部のトラック方向の長さをＬとおく時、Ｄｔｈ≦４Ｌ
を満たすようにする。
【０１１８】発光部と記録磁極とを近接配置する好まし
い実施手段（４）は、媒体面から見たときに、レーザ発
光素子の下流側に記録磁極が埋設されている構造であ
る。つまり、媒体がヘッドに対向して走行した時に、発
光素子→記録磁極の順に出会うことになる。発光素子の
下流（トレーリング）側にクラッド層が配される構造で
は、クラッド層に直接、記録磁極が埋設されている構造
でも構わず、発光面が記録磁極よりもリセスしており、
リセス部に記録磁極が埋設されている構造でも構わな
い。下流側に活性層が配されている構造でも同様であ
る。要は媒体面から見込んだ際に、発光素子のトレーリ
ングエッジ側に配されている層に、記録磁極先端部が埋
設されている構成であれば良い。
【０１１９】発光部のトレーリングエッジ位置の定義
は、トレーリング側にクラッド層が配される場合には、
活性層のトレーリングエッジ位置を意味し、活性層がト
ラック方向に配される場合には、活性層の端部位置を意
味する。上記で定義した位置と記録磁極先端部のリーデ
ィングエッジの間の距離がＤｔｈである。また、発光部
のトラック方向の長さＬとは発光部の長さに対応し、発
光素子の活性層の厚さと概略等しい場合もある。
【０１２０】また、トレーリング側に活性層が配置され
る場合には、Ｌはその活性層からの発光部の幅であり、
面発光素子の出射口が記録磁極に積層されてなる構成の
場合には、Ｌは記録磁極に隣接して設けられる発光部の
トラック方向の長さを意味する。
【０１２１】一方、近接場光（エバネッセント光）を利
用する形態においては、幾つかのものが挙げられる。代
表的には、半導体レーザの出射面を反射膜で覆った後
に、数１０ｎｍ乃至数１００ｎｍの微小孔（光学開口）
を出射面に開けて、そこに近接場光を形成する形態であ
る。この形態では、微小孔のサイズを小さくすると光利
用効率が低下する為、記録密度が高くなる程、光源パワ
ーの要求値が高くなるが、構成上は最も簡便で、低価格
でヘッドを提供できる。また、面発光素子の出射口から
テーパ状に光を導き、記録磁極に隣接して微小孔を設け
る形態も挙げることができる。
【０１２２】微細孔を用いる態様においては、微細孔の
トレーリングエッジと記録磁極のリーディングエッジの
距離をＤｔｈ、微細孔のトラック方向の長さをＬとおく
時、Ｄｔｈ≦４Ｌを満足することが望ましい。Ｄｔｈ＞
４Ｌの場合には、記録磁極下部に媒体が進んできた時
に、光照射で加熱した媒体温度が既に低くなってしま
い、有意な記録が困難となる。
【０１２３】本発明の熱アシスト磁気記録装置は、特に
媒体の種類には限定されず、多粒子系磁性薄膜を記録層
とする媒体でも、連続磁性膜を記録層とする媒体でも採
用することが可能である。
【０１２４】以下、具体例を参照しつつ本実施形態につ
いてさらに詳細に説明する。
【０１２５】（第１の具体例）まず、本実施形態の第１
の具体例として、比較的広いトラック幅において熱アシ
スト磁気ヘッドを試作し、本実施形態の効果を検証し
た。なお、本具体例においては、ニアフィールドの光学
開口や、収束レンズ系は使用していない。
【０１２６】図７は、本具体例に関わる熱アシスト磁気
記録ヘッドの概略構成を表す図であり、同図（ａ）媒体
面側からみた平面図、同図（ｂ）は媒体を含めたトラッ
ク方向のＡ−Ａ’線断面図である。
【０１２７】図７において、１５１−１５４の符号で示
した部分は媒体の主要部であり、残る符号で示した部分
は全て熱アシスト磁気ヘッドの構成主要部である。ヘッ
ドの構成要素は、１１１−１１９からなる半導体レーザ
発光素子部、１２０−１２７からなる磁気記録素子部、
１３０−１３３からなる磁気再生素子部、１０４からな
る保護コート部からなる。
【０１２８】本実施形態のヘッドは、同図に例示したよ
うに、上流（リーディング）側から、発光素子部、直記
録素子部、磁気再生素子部の順番に並ぶ構成となってい
る。ここで「上流（リーディング）」、「下流（トレー
リング）」とは媒体がヘッドに対して上流側から下流側
へ移動して記録再生を行うことを意味する。「リーディ
ングエッジ」、「トレーリングエッジ」とは、ヘッドを
構成する各要素（例えば発光素子、光学開口、記録磁
極、再生素子など）のトラック方向の上流側端部、下流
側端部をそれぞれ意味する。なお図７では、煩雑を避け
る為、本発明に直接関連のない要素、例えば再生素子部
の詳細な構造、電極取出し部の構造等は省いて示してあ
る。
【０１２９】図７の半導体発光素子部において、１１１
は基板、１１２は格子整合の為のバッファ層例えば膜厚
数μｍ程度のＧａＡｓ層、１１３はｐ層例えば膜厚２０
０ｎｍ程度のｐ型ＧａＡｓ層、１４はストライプ状積層
メタル電極例えば幅が１μｍ、全厚１００ｎｍ程度のＴ
ｉ／Ｐｔ／Ａｕ積層膜、１５はｐ型クラッド層例えば膜
厚１μｍ程度のｐ型ＡｌＧａＩｎＰ層、１６は活性層例
えば膜厚１００ｎｍ程度のＧａＩｎＰ層、１１７は活性
層中の共振領域（発光領域）、１１８はｎ型クラッド層
例えば膜厚１μｍ程度のｎ型ＡｌＧａＩｎＰ層、１１９
は電極例えば膜厚１００ｎｍ程度のＡｕＧｅ／Ａｕ積層
膜である。
【０１３０】上記具体例の場合には、発光領域は、幅１
μｍ程度で、トラック方向には活性層厚の数１００ｎｍ
程度の矩形状を為す。後述する様に発光面１１７と媒体
の間隔（スペーシング）は数１０ｎｍ程度離れている。
媒体面上でのビームプロファイルをシミュレーションで
求めた結果、トラック幅方向に約１μｍ、トラック方向
に２００ｎｍ程度のｅ−２径を有する長円形状であっ
た。トラック方向のビーム径と活性層の厚みとの関係は
スペーシングにも依るが、数１０ｎｍのスペーシングで
は、ビーム径は活性層厚の二倍程度である。図７の磁気
記録素子部の構成においては、１２０は絶縁膜例えば膜
厚１００ｎｍのＳｉＯ２、１２１は上流側磁極例えば膜
厚２００ｎｍのＣｏＮｉＦｅ膜（磁極先端部１２２以外
の部分は図７（ａ）で奥に引っ込んだ構造を為す）、１
２２は本発明を特徴付ける発光素子中に埋め込まれた記
録磁極先端部、例えば先端幅が０．７５μｍ、奥行きが
１μｍの先端部、１２３は絶縁体例えばレジストフレー
ム、２４は記録磁界発生用コイル例えば１０ターンのＣ
ｕコイル、１２５はリターンパス用磁極例えば膜厚１μ
ｍのＮｉＦｅ膜、１２６は上流側磁極とリターンパス用
磁極の接合部、１２７は平坦化絶縁膜例えば膜厚５００
ｎｍのＳｉＯ２である。
【０１３１】図７の磁気再生素子部においては、１３０
は上流側シールド例えば膜厚５００ｎｍのＮｉＦｅ、１
３１は再生ギャップ例えばシールド間厚が２００ｎｍの
ＳｉＯ２（シールドとＧＭＲ間即ち再生ギャップは１０
０ｎｍ）、１３２はＧＭＲ再生素子部例えばＣｏＦｅ／
Ｃｕ／ＣｏＦｅ／ＦｅＭｎ積層膜、１３３は下流側シー
ルド例えば膜厚５００ｎｍのＮｉＦｅである。図７
（ａ）には示していないがＧＭＲ素子の両端はハードバ
イアス膜例えばＣｏＰｔ、及びメタル電極膜が連結され
ている。１０４はヘッド全体の保護膜であり、例えば膜
厚数１０μｍのＡｌ ２Ｏ３膜を用いることができる。
【０１３２】図７の媒体部においては、１５１は磁気記
録層、例えば膜厚３０ｎｍのＣｏＰｔ−ＳｉＯ２垂直磁
化・多粒子系薄膜、１５２は軟磁性下地例えば膜厚１０
０ｎｍのＮｉＦｅ、１５３は発光素子からの光を受けて
加熱する部分、１５４は冷却過程において磁化転移が決
定される位置、１５５は記録磁極から供給され媒体を鎖
交する記録磁束、１５６はレーザ発光素子端面から放出
されて媒体面へ向かう光束を、各々示している。図７の
媒体部においては、基板、保護膜、潤滑膜は省略した。
【０１３３】次に、上記構成の熱アシスト磁気記録ヘッ
ド及び媒体の形成方法について説明する。
【０１３４】まず、前提として、ヘッド製造時に薄膜を
成長する方向は、基板が上流側に配されるように設計す
ることが好ましい。これは半導体発光素子の成長温度の
方が、磁気記録再生素子の形成温度よりも高い為であ
る。つまり、先に磁気記録再生素子を形成してから半導
体発光素子を成長させると、磁気記録再生素子が半導体
発光素子の成長温度で劣化してしまう為である。
【０１３５】もう一つの理由は、基板をそのままスライ
ダーとして用いることが可能となり現行の磁気ヘッドと
同等の後工程が採用できる為である。
【０１３６】基板１１１としては半導体発光素子の結晶
成長性からは、ＡｌＧａＡｓ系、ＡｌＧａＩｎＰ系など
の赤色発光素子の場合はＧａＡｓ基板、もしくはサファ
イア基板上にＧａＡｓバッファ層を設けて用い、ＩｎＧ
ａＮ系などの青色発光素子の場合はサファイア基板やＳ
ｉＣ基板上にＧａＮバッファ層を設けて用いるのが良い
が、スライダー加工及びスライダーとしての動作信頼性
を確保する上ではサファイア基板もしくは現行の磁気ヘ
ッドに用いられているアルチック系の基板を用いるのが
好ましい。
【０１３７】ＧａＡｓを成長用基板とする場合は、薄膜
素子部形成後に基板を薄くしてからアルチック基板に貼
り付けて後工程に供しても良い。アルチック系基板を用
いる場合は格子整合用のバッファ層を厚く設けるのが良
い。
【０１３８】以下に半導体発光素子部の作成手順につい
て実施例を説明する。
【０１３９】まず、基板１１１としてサファイア基板を
用い、格子整合の為のバッファ層例えば膜厚数μｍ程度
のＧａＡｓ層１１２をＭＯＣＶＤ（metal-organic chem
icalvapor deposition）法で成長させる。
【０１４０】次に、ｐ層例えば膜厚２００ｎｍ程度のｐ
型ＧａＡｓ層をやはりＭＯＣＶＤ法で成長させる。
【０１４１】次に、活性層の共振幅（レーザ発光部の
幅）を規定する為に、ｐ型ＧａＡｓ層にストライプ状の
溝をエッチングにより形成し、溝中にストライプ状積層
メタル電極例えば幅１μｍ、全厚１００ｎｍ程度のＴｉ
／Ｐｔ／Ａｕ積層膜１１４をスパッタ法で形成する。
【０１４２】レジスト除去後、ＣＭＰ（chemical mecha
nical polishing）で表面平滑化と清浄化を行った後
に、再度ＭＯＣＶＤ法によりｐ型クラッド層例えば膜厚
１μｍ程度のｐ−ＡｌＧａＩｎＰ層１１５を成長させ
る。この時、メタル電極１１４上には直接的にはｐ型ク
ラッド層は成長しないが、電極端部から横方向の拡散成
長が起こり、平坦形状のｐ型クラッド層１１５がｐ型Ｇ
ａＡｓ層１１３と電極１１４上に一様に形成される。
【０１４３】続いてＭＯＣＶＤ法により、活性層例えば
膜厚１００ｎｍ程度のＧａＩｎＰ層１１６を成長、さら
に引続きＭＯＣＶＤ法でｎ型クラッド層例えば膜厚１μ
ｍ程度のｎ型ＡｌＧａＩｎＰ層１１８を成長させる。
【０１４４】次に、ｎ型クラッド層にレジストマスクを
形成してストライプ状の電極例えば膜厚１００ｎｍ程度
のＡｕＧｅ／Ａｕ積層膜を共振部の直上からずれた部分
に埋め込み形成する。電極１１９は図７（ａ）に示した
ように、共振部上部に対象に配置しても良いし片側だけ
に配置しても良く、活性層の共振部に電流注入される配
置ならばどこでも構わない。
【０１４５】以上が半導体発光素子部の作成方法の一実
施例である。
【０１４６】次に、磁気記録素子部の形成プロセスの一
実施例を説明する。
【０１４７】まず、半導体素子部の下流側電極と上流側
記録磁極膜との絶縁の為、絶縁膜１２０を形成する。こ
れは半導体素子形成の最後に電極１１９埋め込み形成
後、レジストマスクをそのままにしてＳｉＯ２をスパッ
タ形成しても構わない。また、下流側クラッド層１１８
中へ上流側磁極１２１の埋め込み部を形成した後に、一
様にＳｉＯ２を形成しても良い。この場合は図７（ａ）
おいて、上流側磁極膜１２１の上流側に隣接してＳｉＯ
２連続膜が形成される構造となる。
【０１４８】また、さらには、絶縁膜を設けずに上流側
磁極を半導体発光素子の下流側電極として用いることも
可能であり、この場合は特に電極１１９は設けなくても
構わない。上流側磁極膜を半導体発光素子の下流側電極
として用いる場合は、活性層共振部への電流注入の効率
が良い。但し、密着性、電気的接合性を確実にする上で
は金属電極１１９を設け、上流側磁極に隣接して一様に
ＳｉＯ２コートする形態が好ましい。
【０１４９】いづれの構造の場合においても、本実施形
態のポイントは下流側クラッド層中への上流側磁極埋め
込みにある。埋め込みに関しては、上流側磁極の上流側
に隣接して一様にＳｉＯ２コートする形態について実施
例を説明する。
【０１５０】まず、電極１１９を埋め込み後、レジスト
を電極１１９形成時とは反転させたパターンに形成し、
クラッド層１１８をエッチングに供する。記録磁極部１
２２の部分は垂直エッチングし１２２以外の上流側磁極
先端部はテーパエッチングもしくは等方エッチングす
る。記録磁極部を垂直エッチングする理由は、記録磁界
の空間分布を急峻にする為であり、記録磁極部以外の部
分をテーパエッチングする理由は、記録磁極部への磁束
の集中を効率的に行う為である。
【０１５１】先端部の幅が０．７５μｍ、奥行きが１μ
ｍの記録磁極先端部１２２を形成する場合、図７（ａ）
において下流側クラッド層下流側面での最大エッチング
広さは２μｍ程度、図７（ｂ）において下流側クラッド
層のエッチング深さ（媒体面と垂直な方向の深さ）は２
−３μｍ程度となる。クラッド層の一部をエッチングす
ることにより、光出射端付近で光が一部散乱を受け発光
効率を損ねるが、共振部の全長（深さ方向の距離）は数
１０から数１００μｍある為、散乱の影響は少ない。ま
た、後述する様に高密度記録になるほど、エッチング部
は縮小されるので光散乱の影響は軽減化される。
【０１５２】本実施例では、発光部１１７のトレーリン
グエッジと記録磁極先端部１２２のリーディングエッジ
間の距離Ｄｔｈは５０ｎｍから１μｍの間で変えた。１
μｍの場合はクラッド層のエッチング加工は行っていな
い。距離Ｄｔｈは、クラッド層先端をエッチングする際
のエッチング時間で制御しても良いが、精度を高める上
では、活性層面までエッチングしてからＳｉＯ２膜など
を距離規定膜としてコートするのが良い。この場合はク
ラッド層のエッチャントを選定し、クラッド層と活性層
のエッチング比を調整して活性層がエッチングストッパ
ーとして作用する様にするのが好ましい。
【０１５３】このようにして形成したクラッド層エッチ
ング部にフレームメッキ法を用いて上流側磁極膜２１を
形成した。メッキシード層としてはＮｉもしくはＮｉＦ
ｅのスパッタ膜を用いることができる。続いてＣｕコイ
ル１２４と絶縁部材１２３部をやはりフレームメッキ法
で形成した後、磁路孔部１２５を形成し、引き続き下流
側磁極（リターンパス）１２６をフレームメッキ法で形
成する。リターンパスの媒体面側の面積は記録磁極先端
部１２２のそれよりも広くして、リターンパスにおける
媒体への磁束の集中を避ける。
【０１５４】最後に平坦化絶縁膜１２７をスパッタコー
トしてからＣＭＰで平坦化し記録素子部の作成を完了す
る。
【０１５５】以上説明したようにして、本実施形態の熱
アシスト磁気記録ヘッドを特徴付ける発光素子部と記録
素子部との近接配置構造が完成する。
【０１５６】次に、平坦化絶縁膜１２７の上に再生素子
部を形成する。
【０１５７】まず、上流側シールド１３０をメッキ法も
しくはスパッタ法で形成し、その上に膜厚１００ｎｍ程
度の上流側絶縁膜を形成する。さらに、ＧＭＲ膜部１３
２を形成してからイオンミリング法などで加工し先端に
ＧＭＲの島を作成する。島をマスクにしてハードバイア
ス膜、電極膜をスパッタして再生素子の主要部を作成す
る。本実施例では、再生トラック幅は０．６μｍに調整
した。続いて約１００ｎｍの下流側絶縁膜、下流側シー
ルド膜１３３の形成を行い再生素子部を完成した。最後
に保護膜１０４をコートし、図７には表していないが電
極取出し、基板の切断、サファイア基板のスライダー加
工、リードワイア接続、サスペンションへの取付けを行
い、本発明の熱アシスト磁気記録ヘッドを得た。
【０１５８】この様にして得たヘッドはスピンスタンド
タイプの磁気記録再生評価系に取付け、後述の本発明の
実証実験に供した。
【０１５９】次に、本実施形態の実施に使用した媒体の
作成手順について説明する。本実施例においては、媒体
として軟磁性下地層付垂直磁化・多粒子系膜を用いた。
【０１６０】すなわち、ガラス基板上に、軟磁性下地膜
１５２としてＮｉＦｅ膜を１００ｎｍ、その上に膜厚３
０ｎｍのＣｏＰｔ−ＳｉＯ２垂直磁化・多粒子系薄膜１
５１、さらにＣ保護膜１０ｎｍを連続してスパッタ形成
し、潤滑剤をコーティングした後、テープバニッシュに
より表面突起を除去して、前記した熱アシスト磁気記録
ヘッドと共にスピンスタンドタイプの磁気記録再生評価
系に取付けた。
【０１６１】本実施例では記録層としてＳｉＯ２母材中
にＣｏＰｔ磁性粒子が分散する構造の所謂グラニュラー
膜を採用したが、これは磁性粒子の粒径制御、含有率制
御などがやり易い為である。ＣｏＰｔ−ＳｉＯ２記録層
形成時は、ＣｏＰｔターゲットとＳｉＯ２ターゲットの
二元同時スパッタとし、各ターゲットへのスパッタ入力
を変えて粒径とＣｏＰｔ含有比を制御した。また、スパ
ッタ中に基板にバイアスを印加し、バイアスパワーによ
って粒径のみを独立制御することも可能である。
【０１６２】記録再生実験を行う前に、別途、本発明に
関わる媒体の組成、微細構造、磁気特性を調べた。典型
的な条件で成膜したＣｏＰｔ−ＳｉＯ２膜中のＣｏＰｔ
含有比は６０ｖｏｌ％であった。また、微細構造分析の
結果、ＣｏＰｔとＳｉＯ２は分離しており、ＳｉＯ２母
材中にＣｏＰｔ粒子が点在する構造を為すことが判っ
た。ＣｏＰｔ粒子の平均粒径は約７ｎｍであった。
【０１６３】磁気特性の測定はトルクメータとＶＳＭを
用い、各々液体窒素温度から５００℃の間で温度特性を
調べた。室温における典型的な磁気特性は、Ｋｕ：４．
５×１０６ｅｒｇ／ｃｃ、Ｈｃ：５ｋＯｅ、Ｍｓ：４０
０ｅｍｕ／ｃｃであった。平均粒径を記す粒子の室温
（３００Ｋ）におけるＫｕＶ／ｋＴは約１２５なので、
本実施例で用いた媒体は室温付近では十分な熱擾乱耐性
を示すものと言える。磁気特性は温度の関数として変化
し、低温から高温に向けて単調に低下した。
【０１６４】図８はＶＳＭで実測したＨｃと、シャロッ
クの式を用いて推定したＨｃ０の温度依存性を表すグラ
フ図である。ＶＳＭはループ測定に１０分程度の時間を
要するので、ＶＳＭループから得られたＨｃはその温度
で１０分程度の熱擾乱を受けた後の保磁力である。一方
で記録の関わる保磁力Ｈｃ０は、実際にヘッドで記録す
る際の１０ｎｓ以下程度の高速磁化反転に要する磁界で
あり、これは熱擾乱の影響を殆ど受けない時間内で磁化
反転するのに必要な磁界を意味する。
【０１６５】１０分程度の時間内では熱擾乱の影響を殆
ど受けない温度領域ではＨｃとＨｃ０はほぼ一致するが
（０Ｋでは完全に一致する）、高温域ではＨｃはＨｃ０
を大幅に下回る。熱アシスト記録で重要なのはＨｃでは
無くＨｃ０なので、ＶＳＭ測定とシャロックの式を組合
せてＨｃ０を求めた。
【０１６６】その結果、室温付近のＨｃ０は５．２ｋＯ
ｅとＨｃとほぼ一致したが、熱アシスト記録の記録温度
に相当する１００℃以上の温度域ではＨｃはＨｃ０を大
幅に下回った。記録に必要な媒体飽和磁界は好ましくは
Ｈｃｏの二倍程度であるが、飽和磁界とＨｃ０はほぼ比
例関係にあるので、本実施形態では記録に必要な磁界と
して以下Ｈｃ０を用いて説明する。ちなみに０Ｋでの異
方性エネルギーＫｕ０は８×１０６ｅｒｇ／ｃｃ、０Ｋ
での飽和磁化Ｍｓ０は６００ｅｍｕ／ｃｃであった。膜
中のＣｏＰｔ含有比は前記したように６０ｖｏｌ％なの
で、正味の磁化量Ｉｓｂは１０００ｅｍｕ／ｃｃであ
る。高温側のＨｃ０を外挿するとキューリー点は５００
数１０℃と推定され、Ｈｃ０が２ｋＯｅに低下する温度
は約３００℃と推定された。
【０１６７】以上の磁気特性を有する媒体を、本発明の
熱アシスト磁気ヘッドと共にスピンスタンド磁気記録再
生評価機にセットし、媒体を１０ｍ／ｓでヘッドに対し
て移動させ、１００ｋｆｃｉの孤立波出力相当の比較的
低い線密度で記録再生試験を行い、再生出力電圧を調べ
た。パラメータとしては、発光素子への注入電流により
光出力パワーを、記録コイルへの通電電流により記録磁
界強度を、各々変えた。
【０１６８】図９及び図１０は、その評価結果を表し、
図９（ａ）は光出力パワーＰｏとトラック幅１μｍ当り
のＧＭＲ再生出力電圧Ｖｓとの関係を表すグラフ図、図
９（ｂ）は記録コイルへの通電電流Ｉｗと再生出力電圧
Ｖｓとの関係を表すグラフ図、図１０は発光素子発光面
（図７の１１７）のトレーリングエッジと記録磁極（図
７の１２２）のリーディングエッジ間の距離Ｄｔｈと再
生出力電圧Ｖｓとの関係を表すグラフ図である。各図の
データ曲線には、パラメータとして変えたＰｏ，Ｉｗの
値を示した。
【０１６９】ここで、実用的な磁気記録装置として望ま
しい記録コイルへの通電電流は６０ｍＡ以下、好ましく
は４０ｍＡ以下、最も好ましくは２０ｍＡ以下であり、
実用的な光記録装置として望ましい光出力は１５ｍＷ以
下、より好ましくは１０ｍＷ以下である。図９には示し
ていないが、光照射しない場合は、記録コイルへの通電
電流を６０ｍＡ以上にした場合でも全く出力は得られな
かった。
【０１７０】図９から分かるように、本実施形態に従っ
て、記録磁極下部を媒体が通過する上流側で光照射によ
る加熱を行って、媒体の記録に必要な磁界を低下させて
から記録を行う形態においては、実用的な光強度と記録
電流の範囲で十分に高い再生出力を得ることができる。
【０１７１】さらに本実施形態に関わる重要なデータ
は、光照射による加熱と記録磁界印加のタイミングを規
定するＤｔｈに関する図１０のデータである。すなわ
ち、図１０から光スポットのｅ−２径程度内にＤｔｈを
設定した場合には、最も好ましい光パワーと記録電流に
おいて十分に高い出力が得られること、パワーと通電電
流を高くすれば、光スポット径の倍程度のＤｔｈであっ
ても十分な再生出力が得られることが判る。
【０１７２】また、Ｄｔｈ＞４Ｌの場合には、光照射パ
ワーと通電電流をさらに大きくした場合でも再生出力の
改善は殆ど見られなかった。これはＤｔｈ＞４ＬではＨ
ｃ０の低下している領域外に記録磁界が供給されてしま
っていることを意味する。トラック方向の光スポット径
は、前記した通り、発光素子の活性厚の概ね二倍であ
る。従って、媒体進行方向の上流（リーディング）側か
ら、レーザ発光素子、記録磁極の順番に配され、発光素
子の発光面のトレーリングエッジと記録磁極のリーディ
ングエッジ間の距離をＤｔｈ、発光面のトラック方向の
長さをＬとおく時、Ｄｔｈ≦４Ｌを満たす事を特徴とす
る熱アシスト磁気記録ヘッドが、有意な記録を行う為に
必要となる。
【０１７３】活性層厚をＬとした時に、発光素子のクラ
ッド層厚は通常１μｍ程度であり、薄い場合でも５００
ｎｍ程度以上はレーザ発振を得る為に必要である事か
ら、媒体面から見込んだ際に、レーザ発光素子の下流
（トレーリング）側に記録磁極が埋設されている構造を
為すことを特徴とする熱アシスト磁気記録ヘッドが、実
用上極めて有用と言える。ここで上記の実証実験結果の
理解を助ける目的で、本発明の記録過程について図面を
用いて説明する。
【０１７４】図１１は、本実施形態の熱アシスト磁気記
録区ヘッドを用いた記録過程を模式的に表す概念図であ
る。図１１（ａ）は図７（ｂ）の中で記録過程に関わる
部分を抽出した断面図、図１１（ｂ）は媒体面での光ビ
ームプロファイルと媒体の温度分布を表すグラフ図、図
１１（ｃ）は媒体のＨｃ０の空間分布と記録磁界の空間
分布を表すグラフ図である。
【０１７５】図１１（ａ）においては、図７（ｂ）に表
したものと同等の機能を有する要素は同一の符号で示し
てあり、１１５は発光素子のリーディング側のクラッド
層、１１７は活性層発光部、１１８は発光素子のトレー
リング側のクラッド層、１２２はトレーリング側クラッ
ド層中に埋設された記録磁極先端部、１５１は媒体記録
層、１５３は媒体の光照射部、１５４は磁化転移が決定
される位置、１５５は媒体に印加する記録磁束、１５６
は発光素子発光部１１７から放出する光束を各々示して
いる。
【０１７６】媒体をヘッドに対して移動させ（図１１で
は紙面右側から左側へ移動；即ち右側がリーディング
側、左側がトレーリング側となる）、発光素子を駆動し
て活性層発光部１１７から光束１５６を記録層１５１に
照射する。媒体に照射される光の空間分布は図１１
（ｂ）のＢ１に示される様なガウス形分布を呈する。こ
のガウス形の光により記録層が加熱される。媒体は高速
で移動しているので、記録層の温度は光プロファイルに
対して、トレーリング側にピークシフトして伸びる形
状、図１１（ｂ）のＢ２の形状を呈する。記録層のＨｃ
０の分布は温度分布Ｂ２と図８に示したＨｃ０の温度特
性で決定され、図１１（ｃ）のＣ１で示される分布を呈
する。このＣ１の分布と記録磁極から発生して媒体を鎖
交する磁束１５５の分布Ｃ２の交点が磁化転移が決定さ
れる位置１５４になる。
【０１７７】図１１から判る様に、カーブＣ１の谷の深
さは、照射する光パワーＰｏが高い程深く、カーブＣ２
の山の高さは記録コイルへの通電電流Ｉｗが大きい程高
い。また、Ｃ１，Ｃ２の交わる位置は発光面１１７のト
レーリングエッジと記録磁極１２２のリーディングエッ
ジ間の距離Ｄｔｈに依存して変化する。Ｄｔｈが４Ｌ以
下の場合には、記録電流もしくは光照射パワーを高くす
ればＣ１，Ｃ２は交点を持つが、Ｄｔｈが４Ｌよりも大
きいとＣ１とＣ２は交点を持たなくなり有意な記録がで
きなくなることが理解される。
【０１７８】ここで、図１１から本発明の熱アシスト磁
気記録における磁化転移点は、従来の磁気記録における
磁化転移点と異なり、記録磁極先端部のトレーリングエ
ッジ以外の点にも位置することが判る。従来の磁気記録
では、媒体のＨｃ０は空間的に一様であり、Ｈｃ０より
も大きな記録磁界が印加して磁化転移を形成したいた為
に、磁化転移部は必ず記録磁極先端部のトレーリングエ
ッジに位置していたが、本発明の熱アシスト磁気記録に
おいては、磁化の向きが記録磁界の向きに揃うのはＣ１
とＣ２の二つの交点の間のみである。媒体がＣ１とＣ２
の間を通過するタイミングで記録磁界の向きが逆転した
場合は、その位置において磁化転移が形成される。従っ
て磁化転移は必ずしも記録磁極のトレーリングエッジに
形成されるのでは無く、リーディングエッジからトレー
リングエッジ間のＣ１とＣ２間の任意の領域で形成され
る。
【０１７９】また、図１１には記録素子主要部と媒体の
側断面のみが描いてあるが、媒体面上の光スポットの強
度分布がトラック幅方向に湾曲している時には、Ｃ１と
Ｃ２の交わる線も湾曲する。従って本発明の熱アシスト
磁気記録によって形成される磁化転移もトラック幅方向
に湾曲する場合が有る。磁化転移が必ずしも記録磁極先
端部のトレーリングエッジでは無くＣ１とＣ２間の任意
点で形成される点、磁化転移がトラック幅方向に湾曲す
る場合がある（基本的に媒体の等温度線の形状に従う）
点が、従来の磁気記録と本発明の熱アシスト磁気記録の
相違点として挙げることができる。
【０１８０】上記した本実施形態の基本的な実施例では
信号出力の挙動を明確に調べる目的で低い記録周波数を
選んだが、高い線密度で記録した時も同様であることは
説明するまでもない。
【０１８１】（第２の具体例）次に、本実施形態の第２
の具体例について説明する。前述した第１の具体例で
は、媒体として多粒子系を用いたが、本実施形態は連続
磁性膜を媒体として用いる場合にも効果的である。本具
体例においては光磁気記録媒体として用いられている、
非晶質希土類・遷移金属フェリ磁性合金膜（Ｒ−Ｔ膜）
を搭載する媒体を試作して前述した第１具体例と同様の
評価を行った。
【０１８２】作成した媒体は、ガラス基板上に、Ａｌ合
金系ヒートシンク層、ＴｂＦｅＣｏ記録層、Ｃ保護層、
潤滑層を順次積層した構成である。ヒートシンク層は記
録層の熱応答特性を調整する為に設けた。
【０１８３】図１２は、本具体例において試作した媒体
の熱磁気特性を表すグラフ図であり、同図においてＨｃ
は保磁力、Ｍｓは再生信号に関わる飽和磁化である。
【０１８４】光磁気膜の様な連続磁性体においては熱擾
乱が無いので、ＨｃとＨｃ０は基本的に全温度領域で一
致する。記録層の組成を調整して、室温（再生温度）付
近でのＭｓを２００ｅｍｕ／ｃｃ程度として、十分な磁
気信号が得られる様にした。また、補償点を１００℃程
度、記録点は２００数１０℃、キューリー点は３００℃
とした。この媒体を第１具体例の場合と同様に本実施形
態の熱アシスト磁気記録ヘッドと共にスピンスタンド評
価機にセットして同様の評価を行った。
【０１８５】その結果、第１具体例の場合とほぼ同等の
効果が得られ、発光面１１７のトレーリングエッジと記
録磁極１２２のリーディングエッジの間の距離Ｄｔｈ
を、媒体面上でのトラック方向のビーム径の二倍以内即
ちＤｔｈ≦４Ｌにした時に良好な再生信号を得ることが
できた。
【０１８６】図１３は、図１２の媒体を用いて本発明を
実施する場合の記録過程の概念を説明するための概念図
である。熱アシスト磁気ヘッドの構成、光強度分布、媒
体の温度分布は図１１の（ｂ）、（ｃ）と一致する。図
１１と異なるのは媒体のＨｃ分布であり、１００℃付近
に補償点を設定したので、図１１（ｂ）のＢ２の温度分
布に対応して、図１３のＣ３に示すＨｃ分布が形成され
る。このＣ３の分布と記録磁極から供給される磁界分布
Ｃ２の交点が磁化の向きが決定される位置である。
【０１８７】（第３の具体例）次に、本発明の第３の具
体例として、第１具体例に関して前述した多粒子系媒体
を用いた具体例について説明する。
【０１８８】前述した第１及び第２具体例では、トラッ
ク方向には幅広い発光部をそのまま用いたが、高密度記
録を実現するためには、発光部のトラック幅は狭い方が
良い。そこで、発光素子の媒体面側に反射膜を設けて反
射膜に微細孔を設けて記録実験を行った。
【０１８９】図１４は、微細孔を有する熱アシスト磁気
記録ヘッドの一実施例の主要部構成を表す平面図であ
り、ヘッド主要部を媒体面から眺めた図である。図１４
においては、図７と同等の機能を有する要素には図７と
同一の符号で示した。すなわち、図１４において、１１
６は活性層、１１７は発光部、１１８はトレーリング側
クラッド層、１２１は記録磁極膜、１２２はトレーリン
グ側クラッド層に埋め込まれた記録磁極先端部、１５７
は発光素子の出射面側にコーティングされたＡｌ合金系
反射膜、１５８は反射膜に設けられた微細な光学開口で
ある。図７に表した構造と図１４の構造の違いは、反射
膜１５７と光学開口１５８の有無であり、他の部分は共
通とすることができる。
【０１９０】図１４に例示した微細な光学開口を有する
熱アシスト磁気記録ヘッドは、例えば以下の様に作成す
ることが可能である。
【０１９１】すなわち、図７に表した素子を形成し基板
壁開して、媒体対向面を露出した後、媒体対向面に絶縁
膜として例えばＳｉＯ２を５ｎｍコートした後、Ａｌ合
金反射膜を１０ｎｍスパッタコートする。そして、媒体
対向面からＧａイオンをＦＩＢ（focused ion beam）照
射して光学開口１５８を開ける。
【０１９２】反射膜に先立ってＳｉＯ２をコートするの
は、素子間の電気的な接触を防止する為である。反射膜
厚は厚い方が光学開口以外の発光部から光が漏れるのを
防ぐ上では好ましいが、厚いと磁気素子のスペーシング
ロスが大きくなって好ましくない。また、光学開口をＦ
ＩＢ加工する際に、同時に記録磁極先端部も加工して磁
極のトラック幅を狭くしても良い。ＦＩＢ加工を用いれ
ば、通常のＰＥＰ（photo-engraving process）では作
成できない、数１０ｎｍの加工も可能である。本具体例
では、光学開口のトラック幅を２００ｎｍ、記録磁極の
トラック幅も２００ｎｍにＦＩＢ加工で仕上げた。ここ
で、ＦＩＢ加工の位置決めは現行の磁気ヘッドのＡＢＳ
（air bearing surface）面からのトリミングブロセス
と同様に実施することができる。
【０１９３】図１４において、光学開口１５８のトレー
リングエッジと記録磁極先端部１２２のリーディングエ
ッジ間の距離Ｄｔｈは、５０ｎｍから６００ｎｍの間で
変え、光学開口のトラック方向の長さＬは５０ｎｍと１
００ｎｍの二通りに加工した。ＦＩＢ加工後のヘッドは
チップ切断、電極取出し、スライダー加工、サスペンシ
ョン取付け、電極接続などの後工程を経て、本実施形態
の第１具体例で用いたスピンスタンド形の記録再生評価
機に取付けた。
【０１９４】本具体例では、ＧＭＲ再生素子のトラック
幅は第１具体例と同じ０．６μｍとし、光スポットのト
ラック幅と記録磁極のトラック幅のみをＦＩＢで狭くし
たので、再生出力は第１具体例あるいは第２具体例に比
較して低下したが、記録できたかどうかはＧＭＲ素子の
再生出力で反転可能であった。
【０１９５】図１５は、図１４のヘッドを用いて行った
記録再生実験の結果を表すグラフ図である。すなわち、
図１５の縦軸は再生出力を表し、横軸はＤｔｈ／Ｌの比
を表す。図１５から、有意な記録を行うためには、Ｄｔ
ｈ≦４Ｌなる条件が好ましく、さらに好ましくはＤｔｈ
≦２Ｌであることが、微細光学開口を用いた場合におい
ても明らかとなった。
【０１９６】（第４の具体例）次に、本実施形態の第４
の具体例として、熱アシスト磁気記録装置の一実施例を
説明する。
【０１９７】図１６は、本具体例の熱アシスト磁気記録
装置を例示するブロック図である。図１６において、Ｉ
ｏは発光素子駆動入力、Ｉｓは信号入力、Ｏｓは信号出
力、２０１は発光素子駆動回路系、２０２はヘッドに内
蔵された発光素子、２０３はＥＣＣ（誤り訂正コード）
附加回路系、２０４は変調回路系、２０５はき録補正回
路系、２０６はヘッドに内蔵された記録素子部、２０７
は媒体、２０８はヘッドに内蔵された再生素子部、２０
９は等価回路系、２１０は復号回路系、２１１は復調回
路系、２１２はＥＣＣ回路系である。
【０１９８】従来の磁気ディスク装置に、発光素子駆動
入力Ｉｏ、発光素子駆動回路系２０１、発光素子２０２
が附加されたブロック構成を為す点、前記具体例に詳述
したようにヘッドの構成が新規な点、前記具体例に詳述
したように媒体の熱磁気特性が特別に調整されている
点、が本具体例の熱アシスト磁気記録装置を特徴付けて
いる。
【０１９９】発光素子駆動入力はレーザ素子へのＤＣ電
圧の供給で構わず、発光素子駆動回路系は特に設けずに
発光素子をＤＣ駆動しても構わない。変調回路の出力に
同期させてパルス的に駆動しても良く、パルス駆動の方
が回路構成は複雑化するが、レーザの寿命を長期化する
上では好ましい。ＥＣＣ附加回路系２０３とＥＣＣ回路
系２１２は特に設けなくても構わない。変復調の方式、
記録補正の方式は自由に選定することが可能である。
【０２００】媒体への情報入力は、発光素子部２０２か
らの光照射と、この光照射でＨｃ０が低下している媒体
位置に、記録素子部２０６から記録信号変調された記録
磁界を印加することにある。記録情報が媒体面上の磁化
転移列として形成される点は従来の磁気記録装置と同等
である。但し媒体面上での光スポットがトラック幅方向
に湾曲している場合には、磁化転移もトラック幅方向に
湾曲している点が特徴となる。湾曲した磁化転移は発光
素子の発光部に微細孔を設けずに本発明を実施する場合
に形成され、また、微細孔を用いる形態においても孔近
傍に形成されるニアフィールド光の分布がトラック幅方
向に湾曲している場合にも形成される。微細孔の形状を
工夫して、光強度分布がトラック幅方向に直線形状を為
す場合には、磁化転移は湾曲形状にならず直線形状を為
す。磁化転移列から発生する媒体からの漏洩磁界を信号
磁界として再生素子部２０８が検出する。
【０２０１】再生素子部はＧＭＲ形型典型的であるが、
通常のＡＭＲ（anisotropic magnetoresistance）型で
も良く、将来的にはＴＭＲ（tunneling magnetoresista
nce）型を採用しても良い。
【０２０２】上記構成を用いて熱アシスト磁気記録再生
を実施した結果は、前記具体例においてスピンスタンド
タイプの実験評価系で得られた結果と同等である。
【０２０３】（第５の具体例）次に、本実施形態の第５
の具体例について説明する。
【０２０４】前述した具体例においては、通常の積層型
薄膜磁気ヘッドのリーディング側に端面発光素子を設け
る場合について述べたが、本実施形態はプラナー（plan
er）型薄膜磁気ヘッドに面発光素子を設ける場合にも適
用可能である。
【０２０５】図１７は、本発明をプラナー型薄膜磁気ヘ
ッドに適用した場合の一実施例の主要部構成図であり、
記録素子部と面発光素子部のみを示したものである。図
１７において、１５９はｎ型クラッド層、１６０は活性
層、１６１はｐ型クラッド層、１６２は低屈折率部、１
６３は高屈折率部、１６４は発光部、１６５は記録磁
極、１６６は記録磁極先端部、１６７はコイル、１６８
は熱絶縁部、１６９は対向テーパ部、１７０は保護膜、
１５１は媒体の記録層、１５２は媒体の裏打ち層、Ｘは
媒体進行方向、Ｌは発光部の長さ、Ｄｔｈは発光部のト
レーリングエッジと記録磁極先端部のリーディングエッ
ジ間の距離を各々示している。
【０２０６】図１７には再生素子部は表されていない
が、記録素子部のリーディング側もしくはトレーリング
側にプラナー構造で配置することが可能であり、具体的
には例えば媒体に面して磁束掬い上げ用のヨークが配さ
れ、ヨーク中にＧＭＲ再生素子が埋め込まれた構造を用
いることができる。
【０２０７】図１７に表した熱アシスト磁気記録ヘッド
の構成をその製造工程に沿って説明すると以下の如くで
ある。
【０２０８】まず、基板としては、前記具体例と同様に
ＧａＡｓバッファ層を有するサファイア基板、比較的厚
いバッファ層を成長させたアルチック基板などを用い
る。図１７には基板を表していないが、同図の上面に配
される。即ちｎ型クラッド層の上方に基板があり、薄膜
の成長方向は図１７の上から下へ向けて行われる。
【０２０９】図示しない基板上にｎ型接合層を成長した
後、例えばｎ型ＡｌＧａＡｓ／ＡｌＡｓ多層クラッド層
１５９を成長、続いてＩｎＧａＡｓ多層量子井戸型活性
層１６０を成長、さらにｐ型ＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ多
層クラッド層１６１を成長する。電流注入の為の電極は
発光素子の側面部に設けられ、例えばＺｎ拡散層を電極
として用いることが可能である。活性層からの発光は活
性層の上下方向に起こり、二つのクラッド層によって活
性層側へ反射、増幅されてレーザ発振する。
【０２１０】レーザ光はｐ型クラッド層１６１の下面か
ら記録磁極側へ放射する。発光素子部を成長後、絶縁部
材の埋め込みと表面平滑化を行った後、記録素子部と収
束レンズ部の形成を行う。先ず発光素子の出射部にテー
パ状に低屈折率部１６２を形成し、１６２の中央部に逆
テーパ状の加工を施した後に、逆テーパ部に高屈折率部
１６３を埋め込み形成して、収束レンズ部を作成する。
発光素子部から出射した光は低屈折率部１６２と高屈折
率部１６３の界面で内側に曲げられ、効率良く発光部１
６４に導かれる。低屈折率部１６２としては、Ｃａ
Ｆ２，ＭｇＦ２，ＳｉＯ２など、高屈折率部１６３とし
ては、ＺｎＳ，ＴｉＯ２，Ｓｉ３Ｎ４などが各々好適で
ある。
【０２１１】収束レンズ部１６２，１６３は光利用効率
を向上する目的で設けられるものなので、発光部１６４
のサイズが比較的大きく収束レンズ無しでも利用効率が
比較的高い場合などは設ける必要は無い。収束レンズ部
を媒体面から見込んだ時の形状は円形、長円形、正方
形、長方形いづれでも良い。
【０２１２】次に、高屈折率部１６３上に再度低屈折率
部材をテーパ状に形成し、テーパコーンの側壁を利用し
て記録磁極１６５と対向テーパ部１６９を形成する。記
録磁極１６５の形成にはレジストフレームメッキ法が好
適である。対向部１６９は、垂直記録方式を採用する場
合には非磁性体、長手記録方式を採用する場合には記録
磁極と同一の磁性体で形成される。ここでは垂直記録方
式を実施したので、非磁性体例えばＣｕ，Ａｌ，Ａｕな
どの高反射率膜を表面に配する部材を用いた。
【０２１３】光による昇温が顕著な場合には、Ｗ，Ｍ
ｏ，Ｔａなどの高融点金属を配するのが好ましい。ま
た、記録磁極のテーパ面上にも高反射率膜もしくは高融
点金属膜を熱絶縁部１６８として被覆するのが良い。こ
うする事で光による記録磁極の昇温を防止して記録磁界
が低かするのを防止することができるのと同時に、光利
用効率を向上することができる。熱絶縁部は金属被覆単
体でも良いが、熱伝導率の低いセラミクス部材と金属膜
を積層すると記録磁極の昇温防止効果がより向上する。
【０２１４】記録磁極１６５と対向部１６９を形成した
後、磁極内にコイル孔を形成し、続いて記録電流を通電
するＣｕコイル部１６７を例えばフレームメッキ形成す
る。続いて、記録磁極先端部１６６の微細加工をＰＥＰ
もしくはＦＩＢ形成する。発光部１６４もサイズによっ
てはＦＩＢで仕上げ加工を行うのが好ましい。
【０２１５】最後に保護膜１７０をコーティングすれ
ば、図１７に表した熱アシスト磁気ヘッドが完成する。
【０２１６】この様にして形成した熱アシスト磁気記録
ヘッドを用いて前記具体例と同様の評価を実施した結
果、Ｄｔｈ≦４Ｌの場合に有意な記録が可能なことが確
認できた。また、図１７の構成においても媒体面から見
た場合に、記録磁極先端部が発光素子に埋め込まれた構
造を為していることは言うまでも無い。
【０２１７】以上、第１乃至第５具体例を挙げつつ説明
したように、本実施形態によれば、高密度記録再生に必
要な極めて微細な粒径からなる低ノイズの多粒子媒体に
対して、室温付近で十分に高い熱擾乱耐性を付与できる
と共に、記録磁界印加部では光照射により媒体の磁化反
転に必要な磁界を低減化することにより、実用的な記録
ヘッドで高速記録を実現することが可能となる。また、
発光素子、記録再生素子一体化により、小型軽量の熱ア
シスト磁気記録ヘッドが提供できるので、高速シーク動
作が可能になると共に低価格にヘッドとドライブを構成
することができる。
【０２１８】以上、具体例を参照しつつ本発明の第１乃
至第３の実施の形態について説明した。しかし、本発明
は、これらの具体例に限定されるものではない。
【０２１９】例えば、熱源としての電子放出源や発光素
子、あるいは磁気記録ヘッドや磁気再生ヘッドを構成す
る各要素の構造や材料については、前述したもの他にも
当業者が公知技術の範囲から適宜選択して同様の効果を
得ることができる。
【０２２０】また、記録媒体として用いるものも、磁気
的な記録が可能なものであれば良く、いわゆる「面内記
録」でも「垂直記録」でも可能であり、例えば、磁気的
記録層と軟磁性層とを有する「キーパードメディア」な
どの各種の記録媒体を用いることができる。
【０２２１】さらに、記録媒体は、いわゆるハードディ
スクには限定されず、その他フレキシブルディスクや磁
気カードなどの磁気的記録が可能なあらゆる媒体を用い
ることができる。
【０２２２】同様に、磁気記録装置に関しても、磁気記
録のみを実施するものでも良く、記録・再生を実施する
ものでも良い。磁気ヘッドと媒体との位置関係について
も、いわゆる「浮上走行型」でも「接触走行型」でも良
い。さらに、記録媒体を磁気記録装置から取り外し可能
とした、いわゆる「リムーバブル」の形式の磁気記録装
置であっても良い。
【０２２３】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
高密度磁気記録再生に必要な極めて微細な粒径からなる
低ノイズの多粒子系媒体に対して、室温付近で十分に高
い熱擾乱耐性を付与できると共に、記録磁界印加部では
光ビームや電子ビーム照射により媒体の保持力すなわち
磁化反転に必要な磁界を低減化させて、実用的な記録ヘ
ッドで高速記録を実現することが可能となる。
【０２２４】さらに、本発明によれば、加熱源としての
光ビームと記録磁界を媒体の同一面側から供給すること
により、近接場光の利用を可能とし、ファーフィールド
光では実現不能な数１０ｎｍの微小領域の選択的加熱を
可能足らしめる。
【０２２５】また、本発明によれば、発光素子と磁気記
録素子が一体型の構造を為すことにより、構成が複雑で
質量の重い光学系を除きヘッドの高速シーク動作を可能
足らしめると共に、導波路やファイバーを用いて光照射
する方式に比較して光利用効率を格段に高め、数１０ｍ
Ｗの半導体レーザの採用を可能足らしめる。
【０２２６】また、本発明によれば、媒体移動方向の上
流（リーディング）側から発光素子、記録磁極の順番に
積層し、発光部と記録磁極の近接配置によって、十分に
媒体のＨｃ０が低下しているタイミングで記録磁界を供
給することが可能となる。
【０２２７】さらに、加熱源と記録磁極との位置関係を
独特の範囲に規定することにより、記録磁界による記録
部の無用な磁化反転を防ぐことができる。
【０２２８】すなわち、本発明によれば、新規な着想に
基づき記録密度を従来のものから飛躍的に向上させるこ
とができる熱アシスト磁気記録装置を提供することがで
き産業上のメリットは多大である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態の概念を説明するため
の概念図であり、同図（ａ）は記録ヘッドと記録媒体の
基本配置構成を示す断面図、同図（ｂ）は記録媒体の熱
応答を模式的に示すグラフ図、同図（ｃ）は記録媒体の
保磁力Ｈｃ０と記録ヘッドの記録磁界Ｈｗとの関係を示
すグラフ図である。
【図２】本発明の第１実施形態の熱アシスト磁気記録装
置の主要部の一実施例を表す断面図である。
【図３】再生信号振幅とＤ／Ｂｍｉｎの関係を表すグラ
フ図である。
【図４】本発明の第２実施形態に関わる熱アシスト磁気
記録装置の一実施例を表し、図４（ａ）は熱アシスト磁
気ヘッドを媒体面側から見た平面、図４（ｂ）は媒体を
含めたトラック方向のＡ−Ａ’線断面図である。
【図５】図４に例示した磁気記録ヘッドにおいて孤立磁
化反転の記録再生特性を表し、同図（ａ）は記録電流の
時間依存性、同図（ｂ）はＧＭＲ素子から得られる再生
電圧の時間依存性をそれぞれ表すグラフ図である。
【図６】本発明をプラナー型薄膜磁気ヘッドに適用した
場合の一実施例の主要部構成図であり、記録素子部と面
発光素子部のみを示したものである。
【図７】本発明の具体例に関わる熱アシスト磁気記録ヘ
ッドの概略構成を表す図であり、同図（ａ）媒体面側か
らみた平面図、同図（ｂ）は媒体を含めたトラック方向
のＡ−Ａ’線断面図である。
【図８】ＶＳＭで実測したＨｃと、シャロックの式を用
いて推定したＨｃ０の温度依存性を表すグラフ図であ
る。
【図９】図９（ａ）は光出力パワーＰｏとトラック幅１
μｍ当りのＧＭＲ再生出力電圧Ｖｓとの関係を表すグラ
フ図、図９（ｂ）は記録コイルへの通電電流Ｉｗと再生
出力電圧Ｖｓとの関係を表すグラフ図である。
【図１０】は発光素子発光面（図７の１１７）のトレー
リングエッジと記録磁極（図７の１２２）のリーディン
グエッジ間の距離Ｄｔｈと再生出力電圧Ｖｓとの関係を
表すグラフ図である。
【図１１】本発明の実施形態の熱アシスト磁気記録区ヘ
ッドを用いた記録過程を模式的に表す概念図であり、図
１１（ａ）は図７（ｂ）の中で記録過程に関わる部分を
抽出した断面図、図１１（ｂ）は媒体面での光ビームプ
ロファイルと媒体の温度分布を表すグラフ図、図１１
（ｃ）は媒体のＨｃ０の空間分布と記録磁界の空間分布
を表すグラフ図である。
【図１２】本発明の具体例において試作した媒体の熱磁
気特性を表すグラフ図であり、同図においてＨｃは保磁
力、Ｍｓは再生信号に関わる飽和磁化である。
【図１３】図１２の媒体を用いて本発明を実施する場合
の記録過程の概念を説明するための概念図である。
【図１４】微細孔を有する熱アシスト磁気記録ヘッドの
一実施例の主要部構成を表す平面図であり、ヘッド主要
部を媒体面から眺めた図である。
【図１５】図１４のヘッドを用いて行った記録再生実験
の結果を表すグラフ図である。
【図１６】本発明の具体例の熱アシスト磁気記録装置を
例示するブロック図である。
【図１７】本発明をプラナー型薄膜磁気ヘッドに適用し
た場合の一実施例の主要部構成図であり、記録素子部と
面発光素子部のみを示したものである。
【符号の説明】
１ 磁気記録層 ２ 光学開口 ３ 隔壁 ４ 記録磁極 １１ 媒体基板 １２ 下地層 １３ 磁気記録層 １４ 保護層 ２１ 光学開口部 ２２ 導波路部 ３１ 第一の隔壁 ３２ 第二の隔壁 ３３ 第三の隔壁 ４０ 記録磁極全体部 ４１ 記録磁極 ４２ リターンパス部 ４３ コイル部 ５１ 第二のクラッド層 ５２ 活性層 ５３ 第一のクラッド層 ５４ レーザ成長用基板 ５５ レーザ隔壁部 Ｉｏ 発光素子駆動入力 Ｉｓ 信号入力 Ｏｓ 信号出力 ２０１ 電子放出源駆動回路系 ２０２ 電子放出素子 ２０３ ＥＣＣ（誤り訂正コード）附加回路系 ２０４ 変調回路系 ２０５ 記録補正回路系 ２０６ 記録素子部 ２０７ 媒体 ２０８ 再生素子部 ２０９ 等価回路系 ２１０ 復号回路系 ２１１ 復調回路系 ２１２ ＥＣＣ回路系
フロントページの続き (72)発明者 喜々津 哲 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１ 株式会 社東芝研究開発センター内 Ｆターム(参考） 5D075 AA03 BB04 CC04 CC08 CD09 CF04 CF06 5D091 AA10 BB06 CC11 CC30 DD03 HH20

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】記録媒体を加熱昇温して記録部の保磁力を
    低下させ、この保磁力が低下した記録部に記録磁極から
    の記録磁界を印加することにより磁気的情報を記録可能
    とした熱アシスト磁気記録方法であって、 前記記録部の保磁力が前記記録磁界の大きさと等しくな
    る磁化固定点が、前記記録磁極のトレーリングエッジよ
    りもリーディング側に設けられるようにしたことを特徴
    とする熱アシスト磁気記録方法。
  2. 【請求項２】前記磁化固定点と前記記録磁極のトレーリ
    ングエッジとの距離をＤ、前記記録部に記録される最短
    磁化転移間隔をＢｍｉｎとした時に、Ｄ≦Ｂｍｉｎなる
    関係を満足することを特徴とする請求項１記載の熱アシ
    スト磁気記録方法。
  3. 【請求項３】記録媒体の記録部を加熱昇温する加熱源
    と、 前記加熱源により加熱昇温されて保磁力が低下した前記
    記録部に記録磁界を印加することにより磁気的情報を記
    録する記録磁極と、 を備え、 前記記録部の保磁力が前記記録磁界の大きさと等しくな
    る磁化固定点が、前記記録磁極のトレーリングエッジよ
    りもリーディング側に設けられるようにしたことを特徴
    とする熱アシスト磁気記録装置。
  4. 【請求項４】前記磁化固定点と前記記録磁極のトレーリ
    ングエッジとの距離をＤ、前記記録部に記録される最短
    磁化転移間隔をＢｍｉｎとした時に、Ｄ≦Ｂｍｉｎなる
    関係を満足することを特徴とする請求項３記載の熱アシ
    スト磁気記録装置。
  5. 【請求項５】前記記録磁極よりもトレーリング側に設け
    られ前記記録部に記録された前記磁気的情報を検出する
    磁気再生素子をさらに備えたことを特徴とする請求項３
    または４に記載の熱アシスト磁気記録装置。
  6. 【請求項６】前記記録磁極のリーディングエッジからト
    レーリングエッジまでの距離をＬｍａｇ、前記記録磁極
    のトレーリングエッジから前記磁気再生素子の磁気検出
    部の中心までの距離をＤｍｒ、前記記録部に磁化遷移を
    記録するために前記記録磁界を反転させた瞬間から前記
    磁気再生素子が前記記録部に記録されたその磁化遷移を
    検出する瞬間までの時間間隔をΔT、前記記録部と前記
    記録磁極との相対速度をvとした時に、Ｄｍｒ≦ｖ・Δ
    Ｔ≦Ｄｍｒ＋Ｌｍａｇなる条件が満たされることを特徴
    とする請求項５記載の熱アシスト磁気記録装置。
  7. 【請求項７】前記加熱源は、前記記録媒体に対して電子
    を放出することにより前記記録部を加熱昇温する電子放
    出源であることを特徴とする請求項３〜６のいずれか１
    つに記載の熱アシスト磁気記録装置。
  8. 【請求項８】前記加熱源としての発光素子を備え、 前記発光素子は、前記記録磁極よりもリーディング側に
    設けられ、 前記発光素子の発光部のトレーリングエッジと前記記録
    磁極のリーディングエッジの距離をＤｔｈ、前記発光部
    のリーディングエッジからトレーリングエッジまでの距
    離をＬとした時に、Ｄｔｈ≦４Ｌなる条件が満たされる
    ことを特徴とする請求項３〜６のいずれか１つに記載の
    熱アシスト磁気記録装置。
  9. 【請求項９】記録媒体の記録部を加熱昇温する加熱源と
    しての発光素子と、 前記発光素子よりもトレーリング側に設けられ、前記発
    光素子により加熱昇温された前記記録媒体の前記記録部
    に記録磁界を印加することにより磁気的情報を記録する
    記録磁極と、 を備え、 前記加熱源により加熱昇温された前記記録部が前記記録
    磁極により印加される前記記録磁界を通過する間に、前
    記記録部の保磁力が前記記録磁界よりも小さくなる瞬間
    が設けられ、且つ、前記発光素子の発光部のトレーリン
    グエッジと前記記録磁極のリーディングエッジの距離を
    Ｄｔｈ、前記発光部のリーディングエッジからトレーリ
    ングエッジまでの距離をＬとした時に、Ｄｔｈ≦４Ｌな
    る条件が満たされることを特徴とする熱アシスト磁気記
    録装置。
  10. 【請求項１０】前記発光素子のトレーリング側に、前記
    記録磁極がモノリシックに埋設されたことを特徴とする
    請求項９記載の熱アシスト磁気記録装置。
  11. 【請求項１１】前記発光素子は、微細孔を有するレーザ
    素子であり、 前記発光部は、前記微細孔であることを特徴とする請求
    項９または１０に記載の熱アシスト磁気記録装置。
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