JP2008059693A - 熱アシスト磁気ヘッド - Google Patents

Abstract

【課題】従来の磁気記録素子の製造方法を適用可能、構造の簡単化可能な熱アシスト磁気ヘッド等を提供する。
【解決手段】媒体対向面Ｓを有する熱アシスト磁気ヘッド２１であって、媒体対向面Ｓの一部を形成する基板２２０と、基板２２０の媒体対向面Ｓの側面２２０２に設けられて熱アシスト磁気ヘッド２１の媒体対向面Ｓの他の一部を形成する磁気ヘッド部３２と、基板２２０の側面２２０２かつ磁気ヘッド部３２よりも媒体対向面Ｓから離れた位置に設けられた光源４０と、を備える。磁気ヘッド部３２は、磁界を発生する磁気記録素子３４、及び、媒体対向面Ｓとは反対側の端面３５４から光を受け入れて媒体対向面Ｓに導く導波路３５を含み、光源４０は、光源４０から出射された光が導波路３５の端面３５４に入射するように配置されている。
【選択図】図３

Description

本発明は、熱アシスト磁気記録方式により信号の書き込みを行う熱アシスト磁気ヘッド、この熱アシスト磁気ヘッドを備えたヘッドジンバルアセンブリ（ＨＧＡ）及びこのＨＧＡを備えたハードデスク装置に関する。

ハードデスク装置の高記録密度化に伴い、薄膜磁気ヘッドのさらなる性能の向上が要求されている。薄膜磁気ヘッドとしては、磁気抵抗（ＭＲ）効果素子等の磁気検出素子と電磁コイル素子等の磁気記録素子とを積層した構造である複合型薄膜磁気ヘッドが広く用いられており、これらの素子によって磁気記録媒体である磁気ディスクにデータ信号が読み書きされる。

一般に、磁気記録媒体は、いわば磁性微粒子が集合した不連続体であり、それぞれの磁性微粒子は単磁区構造となっている。ここで、１つの記録ビットは、複数の磁性微粒子から構成されている。従って、記録密度を高めるためには、磁性微粒子を小さくして、記録ビットの境界の凹凸を減少させなければならない。しかし、磁性微粒子を小さくすると、体積減少に伴う磁化の熱安定性の低下が問題となる。

磁化の熱安定性の目安は、Ｋ_ＵＶ／ｋ_ＢＴで与えられる。ここで、Ｋ_Ｕは磁性微粒子の磁気異方性エネルギー、Ｖは１つの磁性微粒子の体積、ｋ_Ｂはボルツマン定数、Ｔは絶対温度である。磁性微粒子を小さくするということは、まさにＶを小さくすることであり、そのままではＫ_ＵＶ／ｋ_ＢＴが小さくなって熱安定性が損なわれる。この問題への対策として、同時にＫ_Ｕを大きくすることが考えられるが、このＫ_Ｕの増加は、記録媒体の保磁力の増加をもたらす。これに対して、磁気ヘッドによる書き込み磁界強度は、ヘッド内の磁極を構成する軟磁性材料の飽和磁束密度でほぼ決定されてしまう。従って、保磁力が、この書き込み磁界強度の限界から決まる許容値を超えると書き込みが不可能となってしまう。

このような磁化の熱安定性の問題を解決する方法として、Ｋ_Ｕの大きな磁性材料を用いる一方で、書き込み磁界印加の直前に記録媒体に熱を加えることによって、保磁力を小さくして書き込みを行う、いわゆる熱アシスト磁気記録方式が提案されている。この方式は、磁気ドミネント記録方式と光ドミネント記録方式とに大別される。磁気ドミネント記録方式においては、書き込みの主体は電磁コイル素子であり、光の放射径はトラック幅（記録幅）に比べて大きくなっている。一方、光ドミネント記録方式においては、書き込みの主体は光放射部であり、光の放射径はトラック幅（記録幅）とほぼ同じとなっている。すなわち、磁気ドミネント記録方式は、空間分解能を磁界に持たせているのに対し、光ドミネント記録方式は、空間分解能を光に持たせている。

このような熱アシスト磁気ヘッド記録装置として、特許文献１〜７及び非特許文献１には、磁界を発生する磁気記録素子を備えたスライダとは離れた位置に半導体レーザ等の光源を設け、この光源からの光を光ファイバやレンズ等を介してスライダの媒体対向面まで導く構造が開示されている。

また、特許文献８〜１１及び非特許文献２には、スライダの側面に磁気記録素子及び光源を集積した熱アシスト磁気ヘッドや、スライダの媒体対向面に磁気記録素子及び光源を集積した熱アシスト磁気ヘッドが開示されている。
国際公開ＷＯ９２／０２９３１号パンフレット（特表平６−５００１９４号公報） 国際公開ＷＯ９８／０９２８４号パンフレット（特表２００２−５１１１７６号公報） 特開平１０−１６２４４４号公報 国際公開ＷＯ９９／５３４８２号パンフレット（特表２００２−５１２７２５号公報） 特開２０００−１７３０９３号公報 特開２００２−２９８３０２号公報 特開２００１−２５５２５４号公報 特開２００１−２８３４０４号公報 特開２００１−３２５７５６号公報 特開２００４−１５８０６７号公報 特開２００４−３０３２９９号公報 Shintaro Miyanishi他著 "Near-field Assisted Magnetic Recording" IEEE TRANSACTIONS ONMAGNETICS、２００５年、第４１巻、第１０号、ｐ．２８１７−２８２１ 庄野敬二、押木満雅著 「熱アシスト磁気記録の現状と課題」 日本応用磁気学会誌、２００５年、第２９巻、第１号、ｐ．５−１３

しかしながら、スライダからはるか遠く離れた場所に光源を配置すると、光を導くために光ファイバ、レンズ、ミラー等を長い距離にわたって使用せざるを得ず、光の伝播効率が大幅に低下するという問題や、装置全体の構造が複雑になるという問題が生じる。
う。

さらに、スライダの媒体対向面に磁気記録素子及び光源を集積する場合には、従来磁気記録素子や磁気検出素子を形成していたスライダの側面とは異なる媒体対向面に磁気記録素子や磁気検出素子を形成することになるため、従来の、例えば、垂直通電型巨大磁気抵抗（ＣＰＰ（Current Perpendicular to Plane）−ＧＭＲ）効果素子等の磁気検出素子や、垂直磁気記録用の電磁コイルを備えた磁気記録素子の製造方法の適用が困難であり、十分な性能を備えた熱アシスト磁気ヘッドの製造が非常に困難となる。

従って、本発明の目的は、従来の磁気記録素子の製造方法を適用でき、かつ、構造を簡単化できる熱アシスト磁気ヘッド、この熱アシスト磁気ヘッドを備えたＨＧＡ及びこのＨＧＡを備えたハードデスク装置を提供することにある。

本発明について説明する前に、明細書において使用される用語の定義を行う。基板の集積面に形成された磁気ヘッド部の積層構造において、基準となる層よりも基板側にある構成要素を、基準となる層の「下」又は「下方」にあるとし、基準となる層よりも積層される方向側にある構成要素を、基準となる層の「上」又は「上方」にあるとする。

本発明に係る熱アシスト磁気ヘッドは、媒体対向面を有する熱アシスト磁気ヘッドであり、媒体対向面の一部を形成する基板と、基板の媒体対向面の側面に設けられて熱アシスト磁気ヘッドの媒体対向面の他の一部を形成する磁気ヘッド部と、基板の側面かつ磁気ヘッド部よりも媒体対向面から離れた位置に設けられた光源と、を備える。磁気ヘッド部は、磁界を発生する磁気記録素子、及び、媒体対向面とは反対側の端面から光を受け入れて媒体対向面に導く導波路を含み、光源は、この光源から出射された光が導波路の端面に入射するように配置されている。

本発明によれば、磁気ヘッド部が基板の側面に設けられているので、従来の薄膜磁気ヘッドの製造方法を用いて磁気ヘッド部の磁気記録素子を容易に形成できる。また、光源が媒体対向面から離れた位置かつ基板に設けられているので、光源から発生する熱による磁気記録素子等への悪影響や光源と媒体との接触等の可能性が抑制されると共に、光ファイバ、レンズ、ミラー等が必須で無くなって光の伝播損失が低減でき、さらに、構造も簡単にできる。

ここで、光源としては、レーザダイオードが好ましい。

また、磁気ヘッド部において、導波路が、磁気記録素子と基板との間に配置されていることが好ましい。

通常記録媒体は、媒体対向面において、基板からヘッド部に向かう方向に移動するので、導波路に入射された光の作用により媒体を加熱した後に、その加熱領域に磁気記録素子から発生する磁界を印加する事ができるという効果がある。

また、磁気ヘッド部は、磁気検出素子をさらに含み、導波路は、磁気記録素子と磁気検出素子との間に配置されていることが好ましい。

これにより、媒体加熱から記録磁界印加までの時間を短くすることができ、媒体の温度が大きく低下する前に記録磁界を印加することができる。その結果、加熱温度を低くすることができ、媒体加熱の際のレーザダイオードの消費電力を低減させることができるという効果がある。

また、導波路の媒体対向面側の端面に、近接場光を発生させる近接場光発生部をさらに備えることが好ましく、これにより、容易に近接場光を発生させることができる。

近接場光発生部としては、例えば、媒体対向面から見て三角形状の導電板等が挙げられる。

また、本発明に係るヘッドジンバルアセンブリは、上述のいずれかの熱アシスト磁気ヘッドと、熱アシスト磁気ヘッドを支持するサスペンジョンとを備えたヘッドジンバルアセンブリである。

また、本発明に係るハードデスク装置は、上述のヘッドジンバルアセンブリと、磁気記録媒体と、を備えている。

本発明によれば、従来の磁気記録素子の製造方法を適用でき、かつ、構造を簡単化できるので、熱アシスト磁気記録方式による高密度記録を容易に実現できる。

以下に、本発明を実施するための形態について、添付図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図面において、同一の要素は、同一の参照番号を用いて示されている。また、図面中の構成要素内及び構成要素間の寸法比は、図面の見易さのため、それぞれ任意となっている。

図１は、本発明によるハードデスク装置及びＨＧＡ（ヘッドジンバルアセンブリ）の一実施形態における要部の構成を概略的に示す斜視図である。図２は、図１の熱アシスト磁気ヘッド２１の近傍の拡大斜視図である。ここで、ＨＧＡの斜視図においては、ＨＧＡの磁気ディスク表面に対向する側が上になって表示されている。

（ハードデスク装置）

図1（Ａ）において、ハードデスク装置１は、スピンドルモータ１１の回転軸の回りを回転する複数の磁気記録媒体である磁気ディスク１０、熱アシスト磁気ヘッド２１をトラック上に位置決めするためのアセンブリキャリッジ装置１２、この熱アシスト磁気ヘッド２１の書き込み及び読み出し動作を制御し、さらに後に詳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を制御するための記録再生及び発光制御回路（制御回路）１３を備える。

アセンブリキャリッジ装置１２には、複数の駆動アーム１４が設けられている。これらの駆動アーム１４は、ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）１５によってピボットベアリング軸１６を中心にして角揺動可能であり、この軸１６に沿った方向にスタックされている。各駆動アーム１４の先端部には、ＨＧＡ１７が取り付けられている。各ＨＧＡ１７には、熱アシスト磁気ヘッド２１が、各磁気ディスク１０の表面に対向するように設けられている。磁気ディスク１０の表面に対向する面が熱アシスト磁気ヘッド２１の媒体対向面Ｓ（エアベアリング面とも呼ばれる）である。なお、磁気ディスク１０、駆動アーム１４、ＨＧＡ１７及び熱アシスト磁気ヘッド２１は、単数であってもよい。

（ＨＧＡ）

ＨＧＡ１７は、図１（Ｂ）に示すように、サスペンション２０の先端部に、熱アシスト磁気ヘッド２１を固着し、さらにその熱アシスト磁気ヘッド２１の端子電極に配線部材２０３の一端を電気的に接続して構成される。サスペンション２０は、ロードビーム２００と、このロードビーム２００上に固着され支持された弾性を有するフレクシャ２０１と、フレックシャの先端に板ばね状に形成されたタング部２０４と、ロードビーム２００の基部に設けられたベースプレート２０２と、フレクシャ２０１上に設けられておりリード導体及びその両端に電気的に接続された接続パッドからなる配線部材２０３とから主として構成されている。

配線部材２０３としては、図２に示すように、記録信号用の一対の電極パッド２３７、２３７、読出信号用の一対の電極パッド２３８、２３８、及び、光源駆動用の一対の電極パッド２４７、２４８を有している。

なお、本発明のＨＧＡ１７におけるサスペンションの構造は、以上述べた構造に限定されるものではないことは明らかである。なお、図示されていないが、サスペンション２０の途中にヘッド駆動用ＩＣチップを装着してもよい。

（熱アシスト磁気ヘッド）

図２〜図４に示すように、熱アシスト磁気ヘッド２１は、媒体対向面Ｓを有する板状体であり、磁気ディスク１０の表面上を微小距離離間した状態で走行するスライダとして機能する。熱アシスト磁気ヘッド２１は、基板２２０と、基板２２０の側面２２０２上に形成された磁気ヘッド部３２、および、基板２２０の側面２２０２上かつ磁気ヘッド部３２よりも媒体対向面Ｓから離れた位置に設けられた光源としてのレーザダイオード４０を主として備えている。そして、基板２２０の背面２２０１がフレクシャ２０１のタング部２０４に、例えば、エポキシ樹脂等の接着剤により接着されている。

基板２２０は、板状を呈し、適切な浮上量を得るように加工された媒体対向面Ｓを有する。基板２２０は導電性のアルティック（Ａｌ_２Ｏ_３−ＴｉＣ）等から形成されている。

磁気ヘッド部３２は、データ信号の書き込み及び読み出しを行うものであり、基板２２０の媒体対向面Ｓに対して略垂直な側面である集積面２２０２の内の媒体対向面Ｓ側に形成されている。磁気ヘッド部３２は、磁気情報を検出する磁気検出素子としてのＭＲ効果素子３３、磁界の生成により磁気情報を書き込む垂直（面内でも良い）磁気記録素子としての電磁コイル素子３４、ＭＲ効果素子３３及び電磁コイル素子３４の間を通して設けられている平面導波路としての導波路３５、磁気ディスクの記録層部分を加熱するための近接場光を発生させる近接場光発生部３６、及び、これらＭＲ効果素子３３、電磁コイル素子３４、導波路３５及び近接場光発生部３６を覆うように集積面２２０２上に形成された絶縁層３８と、絶縁層３８の層面から露出した、ＭＲ効果素子３３に２つずつ接続されている一対の信号端子用の電極パッド３７１、３７１、電磁コイル素子３４に２つずつ接続されている一対の信号端子用の電極パッド３７３、３７３、及び、基板２２０と電気的に接続されているグランド用の電極パッド３７５を備えている。ＭＲ効果素子３３、電磁コイル素子３４、及び近接場光発生部３６の各端面は、媒体対向面Ｓに露出している。以下、詳細に説明する。

図４は熱アシスト磁気ヘッド２１の磁気ヘッド部３２近傍の断面図である。図４に示すように、ＭＲ効果素子３３は、ＭＲ積層体３３２と、このＭＲ積層体３３２を挟む位置に配置されている下部シールド層３３０及び上部シールド層３３４とを含む。下部シールド層３３０及び上部シールド層３３４は、例えば、フレームめっき法を含むパターンめっき法等によって形成された厚さ０.５〜３μｍ程度のＮｉＦｅ、ＣｏＦｅＮｉ、ＣｏＦｅ、ＦｅＮ若しくはＦｅＺｒＮ等の磁性材料で構成することができる。上下部シールド層３３４及び３３０は、ＭＲ積層体３３２が雑音となる外部磁界の影響を受けることを防止する。

ＭＲ積層体３３２は、面内通電型（ＣＩＰ（Current In Plane））巨大磁気抵抗（ＧＭＲ（Giant Magneto Resistance））多層膜、垂直通電型（ＣＰＰ（Current Perpendicular to Plane））ＧＭＲ多層膜、又はトンネル磁気抵抗（ＴＭＲ（Tunnel Magneto Resistance））多層膜等の磁気抵抗効果膜を含み、非常に高い感度で磁気ディスクからの信号磁界を感受する。

ＭＲ積層体３３２は、例えば、ＴＭＲ効果多層膜を含む場合、ＩｒＭｎ、ＰｔＭｎ、ＮｉＭｎ、ＲｕＲｈＭｎ等からなる厚さ５〜１５ｎｍ程度の反強磁性層と、例えば強磁性材料であるＣｏＦｅ等、又はＲｕ等の非磁性金属層を挟んだ２層のＣｏＦｅ等から構成されており反強磁性層によって磁化方向が固定されている磁化固定層と、例えばＡｌ、ＡｌＣｕ等からなる厚さ０.５〜１ｎｍ程度の金属膜が真空装置内に導入された酸素によって又は自然酸化によって酸化された非磁性誘電材料からなるトンネルバリア層と、例えば強磁性材料である厚さ１ｎｍ程度のＣｏＦｅ等と厚さ３〜４ｎｍ程度のＮｉＦｅ等との２層膜から構成されておりトンネルバリア層を介して磁化固定層との間でトンネル交換結合をなす磁化自由層とが、順次積層された構造を有している。

ＭＲ効果素子３３と導波路３５との間には、下部シールド層３３０と同様の材料からなる素子間シールド層１４８が形成されている。素子間シールド層１４８は、ＭＲ効果素子３３を、電磁コイル素子３４より発生する磁界から遮断して読み出しの際の外来ノイズを防止する役割を果たす。また、素子間シールド層１４８と導波路３５との間に、さらに、バッキングコイル部が形成されていてもよい。バッキングコイル部は、電磁コイル素子３４から発生してＭＲ効果素子３３の上下部電極層を経由する磁束ループを打ち消す磁束を発生させて、磁気ディスクへの不要な書き込み又は消去動作である広域隣接トラック消去（ＷＡＴＥ）現象の抑制を図るものである。

ＭＲ積層体３３２の媒体対向面Ｓとは反対側のシールド層３３０、３３４間、シールド層３３０、３３４、１４８の媒体対向面Ｓとは反対側、下部シールド層３３０と基板２２０との間、及び、素子間シールド層１４８と導波路３５との間にはアルミナ等から形成された絶縁層３８が形成されている。

なお、ＭＲ積層体３３２がＣＩＰ−ＧＭＲ多層膜を含む場合、上下部シールド層３３４及び３３０の各々とＭＲ積層体３３２との間に、アルミナ等により形成されたアルミナ等の絶縁用の上下部シールドギャップ層がそれぞれ設けられる。さらに、図示は省略するが、ＭＲ積層体３３２にセンス電流を供給して再生出力を取り出すためのＭＲリード導体層が形成される。一方、ＭＲ積層体３３２がＣＰＰ−ＧＭＲ多層膜又はＴＭＲ多層膜を含む場合、上下部シールド層３３４及び３３０はそれぞれ上下部の電極層としても機能する。この場合、上下部シールドギャップ層とＭＲリード導体層とは不要であって省略される。

ＭＲ積層体３３２のトラック幅方向の両側には、図示は省略するが、磁区の安定化用の縦バイアス磁界を印加するための、ＣｏＴａ，ＣｏＣｒＰｔ，ＣｏＰｔ等の強磁性材料からなるハードバイアス層が形成される。

電磁コイル素子３４は、垂直磁気記録用が好ましく、図４に示すように、主磁極層３４０、ギャップ層３４１ａ、コイル絶縁層３４１ｂ、コイル層３４２、及び補助磁極層３４４を備えている。

主磁極層３４０は、コイル層３４２によって誘導された磁束を、書き込みがなされる磁気ディスク（媒体）の記録層まで収束させながら導くための導磁路である。ここで、主磁極層３４０の媒体対向面Ｓ側の端部のトラック幅方向（図４の奥行き方向）の幅及び積層方向（図４の左右方向）の厚みは、他の部分に比べて小さくすることが好ましい。この結果、高記録密度化に対応した微細で強い書き込み磁界を発生可能となる。具体的には、例えば、磁気ヘッド部を媒体対向面Ｓ側から見た図５に示すように、リーディング側すなわち基板２２０側の辺の長さがトレーリング側の辺の長さよりも短い逆台形となるように媒体対向面Ｓ側の主磁極層３４０の先端を先細にすることが好ましい。すなわち、主磁極層３４０の媒体対向面側の端面には、ロータリーアクチュエータでの駆動により発生するスキュー角の影響によって隣接トラックに不要な書き込み等を及ぼさないように、ベベル角θが付けられている。ベベル角θの大きさは、例えば、１５°程度である。実際に、書き込み磁界が主に発生するのは、トレーリング側の長辺近傍であり、磁気ドミナントの場合にはこの長辺の長さによって書き込みトラックの幅が決定される。

ここで、主磁極層３４０は、例えば、媒体対向面Ｓ側の端部での全厚が約０.０１〜約０.５μｍであって、この端部以外での全厚が約０.５〜約３.０μｍの、例えばフレームめっき法、スパッタリング法等を用いて形成されたＮｉ、Ｆｅ及びＣｏのうちいずれか２つ若しくは３つからなる合金、又はこれらを主成分として所定の元素が添加された合金等から構成されていることが好ましい。また、トラック幅は、例えば、１００ｎｍとすることができる。

図４に示すように、補助磁極層３４４の媒体対向面Ｓ側の端部は、補助磁極層３４４の他の部分よりも層断面が広いトレーリングシールド部を形成している。補助磁極層３４４は、主磁極層３４０の媒体対向面Ｓ側の端部とアルミナ等の絶縁材料により形成されたギャップ層３４１ａ，コイル絶縁層３４１ｂを介して対向している。このような補助磁極層３４４を設けることによって、媒体対向面Ｓ近傍における補助磁極層３４４と主磁極層３４０との間において磁界勾配がより急峻になる。この結果、信号出力のジッタが小さくなって読み出し時のエラーレートを小さくすることができる。

補助磁極層３４４は、例えば、厚さ約０.５〜約５μｍの、例えばフレームめっき法、スパッタリング法等を用いて形成されたＮｉ、Ｆｅ及びＣｏのうちいずれか２つ若しくは３つからなる合金、又はこれらを主成分として所定の元素が添加された合金等から構成されている。

ギャップ層３４１ａは、コイル層３４２と主磁極層３４０とを離間しており、例えば、厚さ約０.０１〜約０.５μｍの、例えばスパッタリング法、ＣＶＤ法等を用いて形成されたＡｌ_２Ｏ_３又はＤＬＣ等から構成されている。

コイル層３４２は、例えば、厚さ約０.５〜約３μｍの、例えばフレームめっき法等を用いて形成されたＣｕ等から構成されている。主磁極層３４０の後端と補助磁極層３４４の媒体対向面Ｓから離れた部分とが結合され、コイル層３４２はこの結合部分を取り囲むように形成されている。

コイル絶縁層３４１ｂは、コイル層３４２と、補助磁極層３４４とを離間し、例えば、厚さ約０.１〜約５μｍの熱硬化されたアルミナやレジスト層等の電気絶縁材料から構成されている。

導波路３５は、ＭＲ効果素子３３と電磁コイル素子３４との間に位置していて集積面２２０２と平行に伸長しており、磁気ヘッド部３２の媒体体対向面Ｓから、磁気ヘッド部３２の媒体対向面とは反対側の面３２ａまで伸びている。ここで、面３２ａは基板２２０の背面２２０１よりも媒体対向面Ｓに近い位置にある。そして、絶縁層３８において、背面２２０１側の部分における図４の左右方向の厚みは、媒体対向面Ｓ側の部分に比べて薄くされており、背面２２０１側には集積面２２０２と平行かつ磁気ヘッド部３２の側面３８２よりも集積面２２０２に近い表面３８１が形成されている。

導波路３５は、図６に示すように、矩形の板状のものであり、ともに媒体対向面Ｓに対して垂直に形成された、トラック幅方向において対向する２つの側面３５１ａ，３５１ｂ、集積面２２０２と平行な２つの上面３５２ａ、下面３５２ｂ、媒体対向面Ｓを形成する出口面３５３、及び、出口面３５３とは反対側の入口面３５４を有している。導波路３５の上面３５２ａ、下面３５２ｂ、２つの側面３５１ａ、３５１ｂは、導波路３５よりも屈折率が小さく導波路３５に対するクラッドとして機能する絶縁層３８と接している。

この導波路３５は、入口面３５４から入射した光を、この両側面３５１ａ、３５１ｂ、及び上面３５２ａ、下面３５２ｂで反射させつつ、媒体対向面Ｓ側の端面である出口面３５３に導くことが可能となっている。導波路３５の図６におけるトラック幅方向の幅Ｗ３５は例えば、１〜２００μｍとすることができ、厚みＴ３５は例えば２〜１０μｍとすることができ、高さＨ３５は１０〜３００μｍとすることができる。

導波路３５は、何れの部分においても、絶縁層３８を形成する材料よりも高い屈折率ｎを有する、例えばスパッタリング法等を用いて形成された誘電材料から構成されている。例えば、絶縁層３８が、ＳｉＯ_２（ｎ＝１.５）から形成されている場合、導波路３５は、Ａｌ_２Ｏ_３（ｎ＝１.６３）から形成されていてもよい。さらに、絶縁層３８が、Ａｌ_２Ｏ_３（ｎ＝１.６３）から形成されている場合、導波路３５は、Ｔａ_２Ｏ_５（ｎ＝２.１６）、Ｎｂ_２Ｏ_５（ｎ＝２.３３）、ＴｉＯ（ｎ＝２.３〜２.５５）又はＴｉＯ_２（ｎ＝２.３〜２.５５）から形成されていてもよい。導波路３５をこのような材料で構成することによって、材料そのものが有する良好な光学特性によるだけではなく、界面での全反射条件が整うことによって、レーザ光の伝播損失が小さくなり、近接場光の発生効率が向上する。

近接場光発生部３６は、図２、図４、図５及び図６に示すように、導波路３５の出口面３５３のほぼ中央に配置されている板状部材である。図４及び図６に示すように、近接場光発生部３６は、その端面が媒体対向面Ｓに露出するように導波路３５の出口面３５３に埋設されている。図５に示すように、近接場光発生部３６は、媒体対向面Ｓから見て三角形状を呈し、導電材料により形成されている。三角形の底辺３６ｄが基板２２０の集積面２２０２と平行すなわちトラック幅方向と平行に配置され、底辺と向き合う頂点３６ｃが底辺３６ｄよりも電磁コイル素子３４の主磁極層３４０側に配置されており、具体的には、頂点３６ｃが主磁極層３４０のリーディング側エッジと対向するように配置されている。近接場光発生部３６の好ましい形態は、底辺３６ｄの両端の２つの底角がいずれも同じとされた二等辺三角形である。

近接場光発生部３６は、Ａｕ、Ａｇ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｒｈ若しくはＩｒ、若しくはこれらのうちのいくつかの組合せからなる合金から形成されていることが好ましい。

図５において、頂点３６ｃの曲率半径は５〜１００ｎｍとすることが好ましい。三角形の高さＨ３６は、入射されるレーザ光の波長よりも十分に小さく、２０〜４００ｎｍとすることが好ましい。底辺３６ｄの幅Ｗは、入射されるレーザ光の波長よりも十分に小さく、２０〜４００ｎｍとすることが好ましい。図６における近接場光発生部３６の厚みＴ３６は１０〜１００ｎｍとすることが好ましい。

このような近接場光発光部３６が導波路３５の出口面３５３に設けられていると、近接場光発光部３６の頂点３６ｃ近傍に電界が集中して頂点３６ｃ近傍から媒体に向かって近接場光が発生する。これについては後で詳述する。

そして、この熱アシスト磁気ヘッド２１において、図２に示すように、電極パッド３７１、３７１がそれぞれフレクシャ２０１の電極パッド２３７、２３７にボンディングワイヤにより電気的に接続され、電極パッド３７３、３７３がそれぞれフレクシャ２０１の電極パッド２３８、２３８にボンディングワイヤにより接続され、これによりそれぞれ電磁コイル素子及びＭＲ効果素子が駆動される。また、図４に示すように、電極パッド３７５は、ビアホール３７５ａにより基板２２０と電気的に接続されている。

また、絶縁層３８の表面３８１上に、レーザ駆動用の電極パッド４７、４８が形成され、電極パッド４７上にレーザダイオード４０が固定されている。

電極パッド４７は、図２に示すように、絶縁層３８の表面３８１の中央部にトラック幅方向に伸びて形成されている。一方、電極パッド４８は、電極パッド４７からトラック幅方向に離間した位置に形成されている。各電極パッド４７、４８は、半田リフローによるフレクシャ２０１との接続のために、さらに、フレクシャ２０１側に向かって伸びている。

電極パッド４７、４８は、それぞれ、フレクシャ２０１の電極パッド２４７、２４８とリフロー半田により電気的に接続されており、これにより光源の駆動が可能となっている。

電極パッド４７、４８は、例えば、厚さ１０ｎｍ程度のＴａ、Ｔｉ等からなる下地層を介して形成された、厚さ１〜３μｍ程度の、例えば真空蒸着法やスパッタリング法等を用いて形成されたＡｕ、Ｃｕ等の層から形成することができ。

電極パッド４７は、図４に示すように、絶縁層３８内に設けられたビアホール４７ａにより基板２２０と電気的に接続されている。これにより、電極パッド２４７により基板２２０の電位を例えばグランド電位に制御することが可能となっている。また、電極パッド４７は、レーザダイオード４０駆動時のレーザダイオード４０の熱を、ビアホール４７ａを介して基板２２０側へ逃がすためのヒートシンクとしても機能する。

そして、レーザダイオード４０は、電極パッド４７の上にＡｕ−Ｓｎ等の導電性の半田材料からなる半田層４２（図４参照）により電気的に接続されている。このとき、レーザダイオード４０は、電極パッド４７の一部のみを覆うように電極パッド４７に対して配置されている。

図７のように、レーザダイオード４０は、通常、光学系ディスクストレージに使用されるものと同じ構造を有していてよく、例えば、ｎ電極４０ａと、ｎ−ＧａＡｓ基板４０ｂと、ｎ−ＩｎＧａＡｌＰクラッド層４０ｃと、第１のＩｎＧａＡｌＰガイド層４０ｄと、多重量子井戸（ＩｎＧａＰ／ＩｎＧａＡｌＰ）等からなる活性層４０ｅと、第２のＩｎＧａＡｌＰガイド層４０ｆと、ｐ−ＩｎＧａＡｌＰクラッド層４０ｇと、^＊ｎ−ＧａＡｓ電流阻止層４０ｈと、ｐ−ＧａＡｓコンタクト層４０ｉと、ｐ電極４０ｊとが順次積層された構造を有する。これらの多層構造の劈開面の前後には、全反射による発振を励起するためのＳｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３等からなる反射膜５０及び５１が成膜されており、レーザ光が放射される出光端４００には、一方の反射膜５０における活性層４０ｅの位置に開口が設けられている。このようなレーザダイオード４０は、膜厚方向に電圧が印加されることにより、出光端４００からレーザ光を出射する。

放射されるレーザ光の波長λ_Ｌは、例えば６００〜６５０ｎｍ程度である。ただし、近接場光発生部３６（図２）の金属材料に応じた適切な励起波長が存在することに留意しなければならない。例えば、近接場光発生部３６としてＡｕを用いる場合、レーザ光の波長λ_Ｌは、６００ｎｍ近傍が好ましい。

レーザダイオード４０の大きさは、上述したように、例えば、幅（Ｗ４０）が２００〜３５０μｍ、長さ（奥行き、Ｌ４０）が２５０〜６００μｍ、厚み（Ｔ４０）が６０〜２００μｍ程度である。ここで、レーザダイオード４０の幅Ｗ４０は、電流阻止層４０ｈの対向端の間隔を下限として、例えば、１００μｍ程度までに小さくすることができる。ただし、レーザダイオード４０の長さは、電流密度と関係する量であり、それほど小さくすることはできない。いずれにしても、レーザダイオード４０に関しては、搭載の際のハンドリングを考慮して、相当の大きさが確保されることが好ましい。

また、このレーザダイオード４０の駆動においては、ハードデスク装置内の電源が使用可能である。実際、ハードデスク装置は、通常、例えば２Ｖ程度の電源を備えており、レーザ発振動作には十分の電圧を有している。また、レーザダイオード４０の消費電力も、例えば、数十ｍＷ程度であり、ハードデスク装置内の電源で十分に賄うことができる。

そして、図４において、レーザダイオード４０のｎ電極４０ａが電極パッド４７にＡｕＳｎ等の半田層４２により固定されている。ここで、レーザダイオード４０の出光端４００が図４の下向きすなわち出光端４００が磁気ヘッド部３２の導波路３５の入口面３５４と対向している。実際のレーザダイオード４０の固定においては、例えば、電極パッド４７の表面に厚さ０.７〜１μｍ程度のＡｕＳｎ合金の蒸着膜を成膜し、レーザダイオード４０を乗せた後、熱風ブロア下でホットプレート等による２００〜３００℃程度までの加熱を行って固定すればよい。また、図２及び図７に示すように、電極パッド４８と、レーザダイオード４０のｐ電極４０ｊと、がボンディングワイヤにより電気的に接続されている。なお、電極パッド４７と接続される電極は、ｎ電極４０ａでなくてもｐ電極４０ｊでもかまわず、この場合、ｎ電極４０ａが電極パッド４８とボンディングワイヤにより接続される。

そして、図４等に示すように、レーザダイオード４０は、レーザダイオード４０の出光端４００が導波路３５の入口面３５４と対向するように配置されている。

なお、レーザダイオード４０及び電極パッドの構成は、当然に、上述した実施形態に限定されるものではなく、例えば、レーザダイオード４０は、ＧａＡｌＡｓ系等、他の半導体材料を用いた他の構成のものであってもよい。さらに、レーザダイオード４０と電極との半田付けに、他のろう材を用いて行うことも可能である。さらにまた、レーザダイオード４０を、ユニット基板上に直接、半導体材料をエピタキシャル成長させることによって形成してもよい。

（製造方法）

続いて、上述の熱アシスト磁気ヘッドの製造方法について簡単に説明する。図８〜図９１０は、熱アシスト磁気ヘッドの形成方法の一実施形態を説明する斜視図である。

まず、図８の（Ａ）に示すように、基板２２０を用意し、公知の方法を用いてＭＲ効果素子３３及び素子間シールド層１４８（不図示）を形成し、さらに下地としてアルミナ等の絶縁層３８ａを形成する。

続いて、Ａｌ_２Ｏ_３等の絶縁層３８ａ上に、導波路３５の一部となる、絶縁層３８ａよりも屈折率の高いＴａ_２Ｏ_５等の誘電体膜３５ａを成膜し、その上に、Ａｕ等の金属層３６ａを製膜し、その上に、リフトオフ用の底部が窪んだレジストパターン１００２を形成する。

次いで、図８の（Ｂ）に示すように、イオンミリング法等を用いて、レジストパターン１００２の直下を除いた金属層３６ａの不要部分を除去することにより、誘電体膜３５ａの上に下部が広い台形状の金属層３６ａが積層されたパターンが形成される。

その後、図８の（Ｃ）に示すように、レジストパターン１００２を除去した後に、台形状の金属層３６ａの両斜面側からそれぞれイオンミリング法等により各斜面の一部をそれぞれ除去して、断面三角形状の金属層３６ａを形成する。

続いて、図８の（Ｄ）に示すように、金属層３６ａを覆うように誘電体膜３５ａ上に誘電体膜３５ａと同じ材料による誘電体膜３５ｂを成膜し、将来媒体対向面が形成される側に金属層３６ａの端面を形成するためのレジストパターン１００３を積層し、図９の（Ａ）に示すように、将来媒体対向面が形成される側とは反対側において、金属層３６ａ及び誘電体膜３５ｂをイオンミリング法等により除去し、その後、除去した部分に誘電体膜３５ｂと同じ材料により誘電体膜３５ｃを成膜する。

さらに、図９の（Ｂ）に示すように、誘電体膜３５ｂ、３５ｃ上に、さらに、誘電体膜３５ｂと同じ材料により誘電体膜３５ｄを積層し、所定の幅となるように、誘電体膜３５ａ，３５ｂ，３５ｃ，３５ｄをパターニングすることにより、導波路３５がほぼ完成する。

さらに、その後、図９の（Ｃ）に示すように、導波路３５を覆うように絶縁層３８ａと同じ材料で絶縁層３８ｂを更に形成することにより、クラッド層としての絶縁層３８が完成する。なお、この絶縁層３８を形成する場合に、その内部に、電磁コイル素子３４を公知の方法により形成しておく。その後、絶縁層３８の表面に接続のための電極パッド３７１等を形成する。
続いて、図１０の（Ａ）に示すように、基板２２０のエアベアリング面となる側とは反対側の絶縁層３８を所定の深さまでミリングして表面３８１を形成し、表面３８１上に電極パッド４７、４８を形成する。
その後エアベアリング面のラッピングを行い、さらに、電極パッド４７上に、レーザダイオード４０を、その出光端４００が導波路３５の端面３５４と対向するように実装することにより熱アシスト磁気ヘッド２１が完成する。
（作用）

続いて、本実施形態にかかる熱アシスト磁気ヘッド２１の作用について説明する。

書き込み又は読み出し動作時には、熱アシスト磁気ヘッド２１は、回転する磁気ディスク（媒体）１０の表面上において流体力学的に所定の浮上量をもって浮上する。この際、ＭＲ効果素子３３及び電磁コイル素子３４の媒体対向面Ｓ側の端が磁気ディスク１０と微小なスペーシングを介して対向することによって、データ信号磁界の感受による読み出しとデータ信号磁界の印加による書き込みとが行われる。

ここで、データ信号の書き込みの際、光源４０から導波路３５を通って伝播してきたレーザ光が近接場光発生部３６に到達し、近接場光発生部３６から近接場光が発生する。この近接場光によって、後述するように、熱アシスト磁気記録を行うことが可能となる。

ここで、近接場光は、入射されるレーザ光の波長及び導波路３５の形状にも依存するが、一般に、媒体対向面Ｓから見て近接場光発生部３６の境界で最も強い強度を有する。特に、本実施形態では、図４において、レーザダイオード４０の積層方向が図４の左右方向とされており、近接場光発生部３６に到達する光の電界ベクトルは図４の左右方向、すなわち、図５の上下方向となる。したがって、頂点３６ｃ近傍にて最も強い近接場光の放射が起こる。すなわち、磁気ディスクの記録層部分を光により加熱する熱アシスト作用において、この頂点３６ｃ近傍と対向する部分が、主要な加熱作用部分となる。

この近接場光の電界強度は、入射光に比べて桁違いに強く、この非常に強力な近接場光が、磁気ディスク表面の対向する局所部分を急速に加熱する。これにより、この局所部分の保磁力が、書き込み磁界による書き込みが可能な大きさまでに低下するので、高密度記録用の高保磁力の磁気ディスクを使用しても、電磁コイル素子３４による書き込みが可能となる。なお、近接場光は、媒体対向面Ｓから磁気ディスクの表面に向かって、１０〜３０ｎｍ程度の深さまで到達する。従って、１０ｎｍ又はそれ以下の浮上量である現状において、近接場光は、十分に記録層部分に到達することができる。また、このように発生する近接場光のトラック幅方向の幅や媒体移動方向の幅は、上述の近接場光の到達深さと同程度であって、また、この近接場光の電界強度は、距離が離れるに従って指数関数的に減衰するので、非常に局所的に磁気ディスクの記録層部分を加熱することができる。

以上に述べたような、熱アシスト磁気記録方式を採用することにより、高保磁力の磁気ディスクに垂直磁気記録用の薄膜磁気ヘッドを用いて書き込みを行い、記録ビットを極微細化することによって、例えば、１Ｔbits／in^２級の記録密度を達成することも可能となり得る。

そして、本実施形態では、磁気ヘッド部３２の導波路３５の入口面（端面）３５４に、導波路３５の層面に平行な方向に伝播するレーザ光を入射させることができる。すなわち、集積面２２０２と媒体対向面Ｓとが垂直である構成を有する熱アシスト磁気ヘッド２１において、適切な大きさ及び方向を有するレーザ光が、確実に供給可能となる。その結果、磁気ディスクの記録層の加熱効率が高い熱アシスト磁気記録を実現可能とする。

また、磁気ヘッド部３２が基板２２０の側面に設けられているので、従来の薄膜磁気ヘッドの製造方法を用いて磁気ヘッド部３２の電磁コイル素子３４やＭＲ効果素子３３等を容易に形成できる。

さらに、レーザダイオード４０が媒体対向面Ｓから離れた位置かつ基板２２０の近傍にあるので、レーザダイオード４０から発生する熱による電磁コイル素子３４やＭＲ効果素子３３等への悪影響やレーザダイオード４０と磁気ディスク１０との接触等の可能性が抑制されると共に、光ファイバ、レンズ、ミラー等が必須では無いので光の伝播損失が低減でき、さらに、磁気記録装置全体の構造も簡単にできる。

なお、熱アシスト磁気ヘッド２１の大きさは任意であるが、例えば、トラック幅方向の幅７００μｍ×長さ（奥行き）８５０μｍ×厚み６００μｍであってもよい。実際、例えば、通常用いられるレーザダイオードの典型的な大きさは、幅（Ｗ４０）が２５０μｍ、長さ（奥行き、Ｌ４０）が３５０μｍ、厚み（Ｔ４０）が６５μｍ程度であり（図７参照）、例えば、この大きさよりもやや大きめに形成された表面３８１にこの大きさのレーザダイオード４０を設置することが、十分に可能となっている。

また、導波路３５の入口面３５４に達したレーザ光のファーフィールドパターンのスポットにおいて、トラック幅方向の径を、例えば０．５〜１．０μｍ程度とし、この径に直交する径を、例えば１〜５μｍ程度とすることができる。これに対応して、このレーザ光を受け取る導波路３５の厚みＴ３５を、例えばスポットよりも大きな２〜１０μｍ程度とし、導波路３５のトラック幅方向の幅（Ｗ３５）を、例えば１〜２００μｍ程度とすることが好ましい。

また、電磁コイル素子３４が、長手磁気記録用であってもかまわない。この場合、主磁極層３４０及び補助磁極層３４４の代わりに、下部磁極層及び上部磁極層が設けられ、さらに、下部磁極層及び上部磁極層の媒体対向面Ｓ側の端部に挟持された書き込みギャップ層が設けられる。この書き込みギャップ層位置からの漏洩磁界によって書き込みが行われる。

また、近接光発生部の形状も、上述のものに限られず、たとえば、三角形でなく頂点３６ｃが平らになった台形状でも実施可能であり、また、三角形状または台形状の板を、その頂点同士または短辺同士が所定距離離間して対向するように一対配置した、いわゆる「蝶ネクタイ型」構造でも実施可能である。この「蝶ネクタイ型」構造においては、その中心部に非常に強い電界の集中が発生する。

また、コイル層３４２は、図４等において１層であるが、２層以上又はヘリカルコイルでもよい。

また、他の実施形態として、近接場光発生部３６として、導波路３５の媒体対向面Ｓ側に光の波長よりも小さい微小な開口を設けてもよい。

以上述べた実施形態は全て本発明を例示的に示すものであって限定的に示すものではなく、本発明は他の種々の変形態様及び変更態様で実施することができる。従って本発明の範囲は特許請求の範囲及びその均等範囲によってのみ規定されるものである。

図１は、本発明によるハードデスク装置及びＨＧＡの一実施形態における要部の構成を概略的に示す斜視図である。 図２は、図１のＨＧＡの先端付近の拡大斜視図である。 図３は、図１の熱アシスト磁気ヘッドの構成を概略的に示す斜視図である。 図４は、図３の熱アシスト磁気ヘッドの媒体対向面に垂直な断面図である。 図５は、図４の熱アシスト磁気ヘッドの媒体対向面から見た概略図である。 図６は、図３の熱アシスト磁気ヘッドにおける導波路及び近接場光発生部を示す斜視図である。 図７は、レーザダイオードの構成を示す概略斜視図である。 図８は、熱アシスト磁気ヘッドの製造方法を（Ａ）〜（Ｄ）の順に示す斜視図である。 図９は、熱アシスト磁気ヘッドの製造方法を（Ａ）〜（Ｃ）の順に示す図８に続く斜視図である。 図１０は、熱アシスト磁気ヘッドの製造方法を（ Ａ），（Ｂ）の順に示す図９に続く斜視図である。

符号の説明

１…ハードデスク装置、１０…磁気ディスク（記録媒体）、１７…ヘッドジンバルアセンブリ（ＨＧＡ）、２０…サスペンジョン、２１…熱アシスト磁気ヘッド、２２０…基板、２２０２…集積面、３２…磁気ヘッド部、３３…ＭＲ効果素子（磁気検出素子）、３４…電磁コイル素子（磁気記録素子）、３５…導波路、３５４…入口面（端面）、３６…近接場光発生部、４０…レーザダイオード（光源）、４００…出光端、Ｓ…媒体対向面。

Claims (8)

1. 媒体対向面を有する熱アシスト磁気ヘッドであって、
   前記媒体対向面の一部を形成する基板と、
   前記基板の媒体対向面の側面に設けられて前記熱アシスト磁気ヘッドの媒体対向面の他の一部を形成する磁気ヘッド部と、
   前記基板の側面かつ前記磁気ヘッド部よりも前記媒体対向面から離れた位置に設けられた光源と、を備え、
   前記磁気ヘッド部は、磁界を発生する磁気記録素子、及び、前記媒体対向面とは反対側の端面から光を受け入れて前記媒体対向面に導く導波路を含み、
   前記光源は、前記光源から出射された光が前記導波路の前記端面に入射するように配置されている熱アシスト磁気ヘッド。
2. 前記光源は、レーザダイオードである請求項１記載の熱アシスト磁気ヘッド。
3. 前記磁気ヘッド部において、前記導波路が、前記磁気記録素子と前記基板との間に配置されている請求項１又は２記載の熱アシスト磁気ヘッド。
4. 前記磁気ヘッド部は、磁気検出素子をさらに含み、
   前記導波路は、前記磁気記録素子と前記磁気検出素子との間に配置されている請求項３に記載の熱アシスト磁気ヘッド。
5. 前記導波路の媒体対向面側の端面に、近接場光を発生させる近接場光発生部をさらに備える請求項１〜４のいずれか記載の薄膜磁気ヘッド。
6. 前記近接場光発生部は、前記媒体対向面から見て三角形状の導電板である請求項５に記載の薄膜磁気ヘッド。
7. 請求項１〜６のいずれか記載の熱アシスト磁気ヘッドと、前記熱アシスト磁気ヘッドを支持するサスペンジョンとを備えたヘッドジンバルアセンブリ。
8. 請求項７に記載のヘッドジンバルアセンブリと、磁気記録媒体と、を備えたハードデスク装置。

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