JP2009087499A - 熱アシスト磁気記録用素子とこれを用いた磁気ヘッド及び磁気記録装置 - Google Patents

Abstract

【課題】比較的簡易な製造プロセスによる製造が可能な熱アシスト磁気記録用素子を提供する。
【解決手段】スライダの後端面に薄膜製造プロセスにより、クラッド５５の一部あるいは全てを導電体５４とした光導波路６０を形成する。導電体５４に電流を流すことにより光導波路６０の端部に磁界が発生されて、光導波路６０に伝搬させる伝搬光と磁界の印加により、磁気記録媒体の微小領域に対する熱アシスト磁気記録が行われる。
【選択図】図２

Description

本発明は、記録領域に局部的な光照射を行って磁気記録を行う熱アシスト磁気記録用素子ヘッドとこれを用いた磁気ヘッド及び磁気記録装置に関する。

近年、情報記録装置の分野のハード磁気記録装置（ＨＤＤ）においては、微小な光のスポットを用いた熱アシスト磁気記録が次世代高密度磁気記録の有望な技術として注目を集めている。この技術は熱揺らぎに強い高保磁力を有する磁気記録媒体に対して磁気記録を行うものである。具体的には、磁気記録媒体の表面に光を集光し、局所的に磁気記録媒体の温度を上げて磁気記録を行うものである。温度が上がった部位では磁気記録媒体の保持力が減少するため、通常の磁気ヘッドによる磁気記録が可能になる。

高密度磁気記録を達成するためにはこのような熱アシストに加えて、集光スポットサイズをより小さくする必要もある。このようにより小さな集光スポットサイズを実現する一つの手法として、導電体による表面プラズモン共鳴を利用する方法が提案されている。表面プラズモン共鳴を利用して近接場光を発生することによって、従来の光学系では実現できなかった微小なスポットを記録媒体に照射することが可能となる。

このような近接場光を利用する磁気記録／再生ヘッドを構成する上での重要なポイントとして、近接場光発生部と記録用の磁界発生部と再生用の磁界検出部とが精度よく位置合わせされている必要がある。また、近接場光発生部と記録用磁界発生部の位置が離れていると、近接場光によって磁気ディスクの磁気記録層を加熱した後、移動時間分だけ遅れて磁界が印加されることになる。そしてこの移動時間の間の熱拡散により光の利用効率が低下してしまい、また記録部が広がってしまうという問題がある。このため、近接場光発生部と記録用磁界発生部との距離はできるだけ近くすることが望ましく、例えば１００ｎｍ以下に近接して配置することが望ましい。

これらの条件を満たすための熱アシスト磁気ヘッドとして、例えば磁気ヘッドに光導波路を集積しその光導波路の出射光端面に薄膜磁気トランスデューサの磁気ギャップを設ける構造が提案されている（例えば特許文献１参照）。

図２５は特許文献１に記載の熱アシスト磁気ヘッドを示し、図２５Ａは磁気記録・再生ヘッドの平面図、図２５Ｂはその要部拡大図である。この熱アシスト磁気ヘッド１２１は、図２５Ａ及びＢに示すように、浮上スライダ１２２の上面に非球面ミラー１２８を設け、その入射面１２８ｃに半導体レーザ１３０を直結したものである。浮上スライダ１２２の非球面ミラー１２８の下部となる浮上スライダ１２２の一側面に光導波路１２５が形成され、光導波路１２５上に更に記録用磁界発生部である薄膜磁気トランスデューサ１２４と再生用磁気検出部である磁気抵抗センサ１２３が順次形成される。また、光導波路１２５の磁気記録媒体１２６と対向する出射端１２５ｃには、微小開口１３１ａを形成した金属膜１３１を配置する。半導体レーザ１３０の活性層１３０ａから出射されたレーザ光は、非球面ミラー１２８で反射され、光導波路１２５の入射端１２５ａに導かれる。光導波路１２５を通過したレーザ光は、光導波路１２５のその出射面１２５ｃに配置された金属膜１３１の微小開口１３１ａから発生する光Ｌｍとして、磁気記録媒体１２６の基材１２６ｂ上に形成された記録層１２６ａに照射される。このように構成することで、出力されるレーザ光Ｌｍのサイズを小さくすることができ、高密度で記録媒体に記録することが可能となる。

図２６は特許文献１に記載された他の熱アシスト磁気ヘッドを示す。図２６Ａは熱アシスト磁気ヘッドの主要部を示す断面図、図２６Ｂはレーザ光出力面側からみた平面図、図２６Ｃは上部からみた平面図である。この熱アシスト磁気ヘッド２０１は、光導波路２０５と、光導波路２０５の表面に集積された薄膜磁気トランスデューサ２０４とを有する。

光導波路２０５は、図２６Ａに示すように、基板２６０上にクラッド２８０、コア２８１及びクラッド２８２が形成され、更に平坦化のための埋め込み層２８６及び絶縁層２８７が形成される。薄膜磁気トランスデューサ２０４は、その上に形成されるコイル２２５ａ、絶縁層２２３、パーマロイ等の軟磁性体からなるコア２２４、コイル２２５ｂ、絶縁層２２６が形成されてコイル部２２１とされる。またこの薄膜磁気トランスデューサ２０４は図２６Ｂ及びＣに示すように、ヨーク２２７及び磁極部２８３から構成される。そして図２６Ｂに示すように、光導波路２０５の出射端に磁気ギャップ２４３を有する磁気回路２４１が形成され、磁気回路２４１のコア２２４に図２６Ａで示すＣｕ薄膜からなるコイル２２５ａ及び２２５ｂが巻回されてコイル部２２１が構成され、光導波路２０５の上部に配置される。ギャップ部２８５は磁気ギャップ２４３と一対の磁極先端部２８４とから構成され、光導波路２０５内に伝播した光Ｌｍがこのギャップ部２８５に導出される。コイル２２５ａ及び２２５ｂからは図２６Ｃに示すようにそれぞれ一対のリード線２２８が延在され、この一対のリード線２２８の先端にそれぞれパッド２２９が配置される。
このような構成とすることにより、近接場光発生箇所と同一の場所あるは直近に磁界発生箇所を配置することができる。
特開２００７−５２９１８号公報

しかしながら、特許文献１の中でも述べられているように、上述の図２５及び図２６に示す例では、磁極部や磁気ギャップ部の微細パターンを、導波路や薄膜トランスデューサの薄膜プロセスの積層方向とは異なる方向に積層する必要があるため、作成手順が複雑となるか、あるいは作成が困難であり、精度のよい位置合わせも困難である。光導波路や薄膜トランスデューサの薄膜プロセスの積層方向と同一方向の積層プロセスで磁極部や磁気ギャップ部の微細パターンを作成することも困難である。

また、磁気トランスデューサの材料として好適なパーマロイなどの材質においては強い表面プラズモン共鳴を励起することが困難なため、図２６に示す例のように、磁気トランスデューサの磁気ギャップ部２８５に光が照射されるような構造では、強い近接場光を形成することが困難である。また、磁極先端部２８４に光が照射されることで磁極先端部２８４が加熱され、磁気記録特性に悪影響を及ぼす可能性がある。

以上の問題に鑑みて、本発明は、近接場光発生位置と磁界発生位置とを１００ｎｍ以下に近接させることが可能であり、比較的簡易な製造プロセスによる製造が可能な熱アシスト磁気記録用素子とこれを用いた磁気ヘッド及び磁気記録装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明による熱アシスト磁気記録用素子は、クラッドの少なくとも一部を導電体とした光導波路を備え、この光導波路の端部に、光導波路内の伝搬光を受けて近接場光を発生する近接場光発生用導電体が配置される。前記導電体と前記近接場光発生用導電体が積層構成であり、導電体に電流を流すことにより前記光導波路の端部に磁界が発生されて、前記近接場光と磁界の印加により熱アシスト磁気記録が行われることを特徴とする。

また、本発明による磁気ヘッドは、記録媒体との相対的走行によって浮上するスライダの表面に、前記記録媒体の記録信号を検出する磁気再生用素子と熱アシスト磁気記録用素子とが順次形成されて成り、前記熱アシスト磁気記録用素子は、クラッドの少なくとも一部を導電体とした光導波路を備え、この光導波路の端部に、光導波路内の伝搬光を受けて近接場光を発生する近接場光発生用導電体が配置される。導電体と前記近接場光発生用導電体が積層構成であり、導電体に電流を流すことにより前記光導波路の端部に磁界が発生されて、前記近接場光と前記磁界の印加により熱アシスト磁気記録が行われることを特徴とする。

更に、本発明による磁気記録装置は、光源部と、記録媒体配置部と、熱アシスト磁気記録用素子を備える磁気ヘッドと、記録信号制御部と、を具備する。そして、熱アシスト磁気記録用素子は、クラッドの少なくとも一部を導電体とした光導波路を備え、この光導波路の端部に、光導波路内の伝搬光を受けて近接場光を発生する近接場光発生用導電体が配置される。導電体と前記近接場光発生用導電体が積層構成であり、導電体に電流を流すことにより前記光導波路の端部に磁界が発生されて、前記近接場光と前記磁界の印加により熱アシスト磁気記録が行われることを特徴とする。

上述したように、本発明の熱アシスト磁気記録用素子、磁気ヘッド及び磁気記録装置においては、クラッドの少なくとも一部を導電体とした光導波路を備え、この光導波路の端部に、光導波路内の伝搬光を受けて近接場光を発生する近接場光発生用導電体が配置される。導電体と前記近接場光発生用導電体が積層構成であり、この導電体に電流を流すことにより磁界を発生させ、いわばクラッドの少なくとも一部により磁界発生手段を構成するものである。このような構成とすることによって、近接場光発生位置と磁界発生位置とを確実に近接して配置することができる。しかもこの場合、導電体と近接場光発生用導電体とを積層構成とするので、通常の薄膜プロセスによる作製が可能となる。すなわち、導電体上に光導波路及び近接場光発生用導電体を積層、あるいは光導波路及び近接場光発生用導電体を積層形成した上に導電体を積層することで本発明構成の熱アシスト磁気記録用素子を製造することができるので、製造の簡易化を図ることもできる。

本発明の熱アシスト磁気記録用素子、磁気ヘッド及び磁気記録装置によれば、近接場光発生位置と磁界発生位置とを１００ｎｍ以下に近接させることができ、且つ比較的簡易な製造プロセスによる製造が可能となる。

以下本発明を実施するための最良の形態の例を説明するが、本発明は以下の例に限定されるものではない。

（１）第１の実施の形態
図１は本発明の第１の実施の形態に係る磁気ヘッドを備える磁気記録装置の一例の概略構成図を示す。
この磁気記録装置１１０の磁気ヘッド７０は、図１に示すように、ディスク状等の磁気記録媒体１００との相対的走行によって浮上するスライダ１を備え、その例えば後端面１Ｒの磁気記録媒体１００と対向する側に熱アシスト磁気記録用素子５が形成されて構成される。スライダ１の熱アシスト磁気記録用素子５が形成される面には、磁気記録媒体１００の記録信号を検出する磁気再生用素子も積層形成することができる。またこの例では、熱アシスト磁気記録用素子５の後述する光導波路の入射端面に近接して、スライダ１の後端面１Ｒに半導体レーザ等の光源４が設けられる。光源４からの出射光が熱アシスト用磁気記録素子５の入射端面に照射されるように光源４及び熱アシスト磁気記録用素子５が精度よく配置される。

また、スライダ１はサスペンション３によって支持され、且つ一定の圧力で磁気記録媒体１００の基板１０１上の磁気記録層１０２側に押さえつけられる構造とされる。磁気記録媒体１００はディスク状の場合は回転駆動する駆動部１０５上の配置部１０４に配置される。駆動部１０５の矢印ｒで示す回転等により、磁気記録媒体１００とスライダ１との相対的走行によってスライダ１００が磁気記録媒体１００の表面から一定の浮上量をもって浮上するようにサスペンション３の押圧力が調整される。サスペンション３上にはスライダ１の各素子に通電するため、また光源４を駆動するための配線用基板が配置されている。図１に示す例では、スライダ１が配線用基板２を介してサスペンション３に設けられるが、配線用基板２はこの配置に限定されるものではない。配線用基板２の配線を通じて、熱アシスト磁気記録用素子５には、記録信号に対応してこの熱アシスト磁気記録用素子に印加する電圧を制御する制御部１０６が接続される。

図１において示すｘ軸、ｙ軸及びｚ軸のうち、ｙ軸はスライダ１の磁気記録媒体１００との相対的走行方向に沿う方向すなわち記録トラック方向を示し、ｚ軸は磁気記録媒体１００の表面の法線方向を示し、ｘ軸はこれらの方向と直交する方向すなわち記録トラックのトラック幅方向とする。この例では、熱アシスト磁気記録用素子５の光導波路がｚ軸方向に沿って形成され、光源４は熱アシスト磁気記録用素子５の磁気記録媒体１００と対向する側と反対側の後端にｚ軸方向に沿って隣接配置され、更に、ｚ軸に沿って光源４の後端側に、フォトダイオード等の受光素子６が例えばサスペンション３上に配置される。このように受光素子６を設ける場合は、半導体レーザ等より成る光源４の熱アシスト磁気記録用素子５側とは反対側からの出射光を検出し、検出された受光量を制御部１０６においてモニタし、フィードバックすることで光源４の出力を制御することができる。

図２においては、図１に示す本発明の実施の形態に係る磁気ヘッド５に適用可能な本発明の実施の形態に係る熱アシスト磁気記録用素子の概略斜視構成図を示す。図２において、図１と対応する部分には同一符号を付して重複説明を省略する。
この例では、スライダ１の後端面１Ｒに、まず磁気シールド膜５１に挟まれる形で磁気抵抗センサ等の磁気再生用素子５２が配置される。この場合、磁気記録媒体１００の磁気記録層１０２からの磁界を例えば抵抗値の変化として検出することで再生信号を得ることができる。磁気再生用素子５２を磁気シールド膜５１の上には例えばｙ軸方向の高さ調整用のバッファ層５３が形成され、その上に本発明の実施の形態に係る熱アシスト磁気記録用素子５が形成される。すなわち、クラッドの少なくとも一部が導電体５４からなる光導波路６０が形成されている。図示の例ではクラッドの代わりに導電体５４でコアを挟み込む形状とする例を示す。クラッドは光導波路６０を伝搬する光に対し比較的低い屈折率の材料より成り、コア５６はこれより高い屈折率の材料より構成する。また光導波路６０の入射端面６０ｉに半導体レーザ等の光源４からの出射光が入射されるよう、光源４が光導波路６０の後方にｚ軸に沿ってスライダ１の後端面１Ｒ上に配置される。バッファ層５３の膜厚を調整することによって、光源４から出射される光の光路と光導波路６０の入射端面６０ｉとの位置合わせを精度よく行うことが可能である。光源４が半導体レーザの場合は、クラッド層４２に挟まれた活性層４１の出射端面であるフロント面４ｆと光導波路６０の入射端面との位置を合わせて配置される。半導体レーザ等の光源４の出射端面と光導波路６０の入射端面６０ｉとの間には、図示しないレンズ作用や光路偏向作用をもつ光学素子を挿入してもよく、また屈折率整合剤等を充填してあってもよい。

光導波路６０に入射された光は光導波路６０のコア５６に閉じ込められて光導波路６０の出射端面６０ｏまで効率よく導かれる。光導波路６０の出射端面６０ｏには近接場光発生用導電体５７が設けられる。そしてこの近接場光発生用導電体５７に光導波路６０を伝搬してきた光を照射することでその表面に表面プラズモン共鳴による近接場光を発生させることができる。この結果、近接場光発生用導電体５７を設けない場合に比べ、スポットサイズが非常に小さく且つ強度の強い光を磁気記録媒体１００の表面に照射することが可能となる。更に本発明においては、クラッドの少なくとも一部を導電体５４として構成するので、この導電体５４に電流を流すことで、近接場光発生用導電体５７の近傍に磁気記録媒体１００の磁気記録層１０２の表面に対して垂直となる磁界を発生することができる。

磁気記録を行う際には、磁気記録層１０２上に近接場光を照射して微小領域を加熱し、加熱と同時又は加熱直後に導電体５４に電流を流すことで磁界を印加し、微小領域を垂直磁化させて記録することができる。このようにすることで、高効率で高密度記録が可能な熱アシスト磁気記録用素子５とこれを用いた磁気ヘッド７０を提供することができる。
なお、図２においては磁気抵抗センサ等の磁気再生用素子５２や光源４用の電気配線パターンは省略しているが、これらの材料や配置構成は従来の磁気ヘッドと同様の材料、配置構成とし得る。

図３に受光素子６の受光面近傍の概略平面構成図を示す。図３において、図１及び図２と対応する部分には同一符号を付して重複説明を省略する。この例においては、光源４として半導体レーザを用いて、熱アシスト磁気記録用素子５が設けられている側のフロント面とは反対側のリア面４ｒからも光Ｌｒが出射する場合を示す。この出射光の一部が配線用基板２の開口部２ｗあるいは透明窓を通して、フォトダイオード等の受光素子６の受光面６ｒに入射される配置とする。配線用基板２が光透過性のあるものであれば開口部２ｗを設けるなどの加工が施されていなくてもよい。光源４が半導体レーザの場合、両出射端面からの出射光パワーはほぼ比例関係にあるため、受光素子６により検出する受光量が所定の値となうように制御することで、半導体レーザの出射光量の経時劣化や温度に対する変化を補償することができ、安定した熱アシストが可能な磁気ヘッド７０を提供することが可能となる。

次に、本発明の実施の形態に係る磁気ヘッドにおける光導波路の各例の構成を図４〜図８の各概略断面構成図に示す。図４〜図８において、図２と対応する部分には同一符号を付して重複説明を省略する。図４〜図８においてはｙ軸方向の下部が図２において説明したスライダ１の後端面１Ｒ側であり、すなわち下部にバッファ層（図示せず）が形成される。ｘ軸方向は磁気記録媒体１００との相対的走行方向と直交する方向であり、すなわち記録トラックのトラック幅方向となる。

図４Ａ〜Ｄにおいては、光導波路６０のコア５６の上部と下部に磁界発生用の導電体５４が形成され、且つ上部と下部の導電体５４が電気的に接続されている場合を示す。光導波路６０のコア５６を中心にコイル状に取り囲むことによって、コア５６の端面近傍に磁気記録媒体の磁気記録層の表面と垂直となる磁界を発生させることができる。図４Ａ〜Ｄにおいては導電体５４に通電する電流の向きを破線ｉで示し、これにより発生する磁界の向きを矢印ｍ１及びｍ２で示す。発生させる磁界の向きは電流の向きによってコントロール可能であり、図示とは反対の方向に電流を流せば反対向きの磁界を発生させることができる。近接場光発生用導体５７は、光導波路の端部の光強度がピークとなる位置、図示の例においては断面略矩形状のコア５６の長辺及び短辺方向に関して中央部に配置される。このような配置とすることによって、効率よく近接場光を発生することができる。

図４Ａにおいては、コア５６の周囲を誘電体材料等より成るクラッド５５で囲み、そのクラッド５５の周りを導電体で囲う例を示す。特に上側の導電体５４をコア５６の側面に近接するようにコア５６上部でクランク状に折れ曲がることによって、コア５６の上半分を取り囲む配置とする場合である。このような構造とすることで、伝搬損失の比較的少ない光導波路構造とすることができる。図４Ｂはコア５６の周りを直接クラッドの役割を兼ねた導電体５４で囲む構造である。この例でもコア５６の上半分を上側の導体５４が取り囲む配置とする。図４Ａと比較すると伝搬損失が大きくなる可能性があるが、導波路長が短い場合は十分使用可能であり、構造が単純なため作成が容易である。図４Ｃ及びＤに示す例では、それぞれｘ軸方向のみ、又はｙ軸方向のみにコア５６をクラッド５５で挟み込む形状とし、その周囲に導電体５４を設ける構成とする例である。図４Ｄに示す例では、図４Ａ及びＢと同様に、コア５６の上半分を上側の導電体５４が取り囲む配置とする場合を示す。図４Ｃ及びＤに示す例は、図４Ａに示す例と図４Ｂに示す例との中間の特性が得られる。

各例共に、上側の導体５４の上層に光導波路６０内を伝搬させる光を遮光する、すなわち光を透過しにくく遮光もしくは吸収する材料より成る遮光層５８を設けることによって、また図示しないが下側の導体５４の下層に設けるバッファ層も同様に光を透過しない材料により構成することによって、不要な光が磁気記録媒体に照射されることを回避もしくは抑制することができる。
この遮光層５８の材料としては、金、銀、銅、アルミ、カーボンなどの金属、Ｓｉなどの半導体、光透過性の低いセラミックなどの誘電体等が挙げられる。
同様に、バッファ層の材料としても、上記の材料を用いることが可能である。

図５Ａ〜Ｄはそれぞれコア５６の上部にのみ、図６Ａ〜Ｄはコア５６の下部にのみ磁界発生用の導電体５４を形成する場合を示す。図５及び図６において、図４と対応する部分には同一符号を付して重複説明を省略する。図５Ａにおいては、コア５６の周囲にクラッド５５を設ける場合、図５Ｂにおいては、コア５６の下側のみにクラッド５５を設ける場合、図５Ｃにおいては、クラッド５５の上部にコア５６が埋め込まれて上面が平坦化される場合、図５Ｄにおいては、コア５６の上下にクラッド４４が配置される場合を示し、図５Ａ、Ｂ及びＤにおいてはコア５６の上半分を導電体５４が囲む配置とする例である。

また、図６Ａは、コア５６の周囲にクラッド５５を設ける例で、図６Ｂはクラッドを設けない例、図６Ｃはコア５６の横方向のみにクラッド５５を設ける例、図６Ｄはコア５６の上下にのみクラッド５５を設ける例で、各例共に下側に導電体５４を平坦な形状として設ける場合を示す。
図５及び図６に示す各例において、図４に示す例と同様に、上側の導体５４の上層や下層のバッファ層に、光導波路６０内を伝搬させる光を透過しない材料より成る遮光層５８を設けることによって、磁気記録媒体の不要な部分への光の照射を回避ないしは抑制することができる。

これらの図５及び図６において示す各例においても、光導波路のコア５６の端面近傍に磁気記録媒体の磁気記録層の表面と垂直となる磁界を発生させることができる。同じ電流量で比較した場合、図４Ａ〜Ｄにおいて示す例と比べて発生磁界は弱くなるものの、構造が単純なため製造が容易となる利点がある。

図７Ａ〜Ｄにおいては、図４Ａ〜Ｄに示す各例と同様のコア５６又はクラッド５５の構造として、コア５６の上部と下部に磁界発生用の導電体５４を設けるが、上部と下部の導電体５４ａ及び５４ｂが電気的に独立している場合を示す。図７において、図４と対応する部分には同一符号を付して重複説明を省略する。光導波路６０のコア５６の端面近傍の発生磁界の向きが同じとなるよう、上部と下部の導電体５４ａ及び５４ｂに逆向きに同時に電流ｉ１、ｉ２を流すことで、図４に示す各例と同等の磁界強度を得ることができる。この場合においては、上部と下部の導電体５４ａ、５４ｂを接続するための薄膜製造工程を省略することができるため、図４に示す各例よりも製造工程が簡易化され、作製が容易となるという利点を有する。

図８Ａ及びＢに示す例では、コア５６の上下にクラッド５５を配置し、コア５６の側面にのみ接して導電体５４を形成する例を示す。図８Ａに示す例においてはコア５６の左右両側面、図８Ｂに示す例では片側のみに導電体５４を設ける場合である。上層から下層の導電体５４、又はその逆向きに電流ｉ１、ｉ２又はｉを流すことにより、前述の各例と同様の効果を得ることができる。導電体５４の内側はクラッド材料と同じにしても良いが、光を透過しない遮光層５８とすると不要な光の伝搬を抑制することができるためより好適である。

また図８Ｃは導電体５４を複数積層する場合であり、このような構造をとることでより強い磁界を得ることができる。図示の例ではコア５６の下部にクラッド５５ａを介して２層の導電体５４ａ及び５４ｂ、コア５６の上部にクラッド５５ｂ、５５ｃを介して導電体５４ｃ及び５４ｄの各２層合計４層の導電体を設ける例であるが、導電体の積層数はコアの上下で一致させる必要はない。導電体５４の膜厚や通電する電流ｉ１〜ｉ４を調整することによって、発生する磁界の分布等の偏りを抑制することが可能である。
なお図４〜図８に示す各例については上下が逆転していても問題なく、これらの形状に限定するものでもない。

また、図４〜図８に示す例は導波路内の伝搬光を図示の断面において上下及び左右の２次元的に閉じ込めて伝搬する構造となっているが、例えば図４Ｃ、図６Ｃ、図７Ｃに示す例において、誘電体等より成るクラッド５５の部分をコア５６の材料と同一にして光の閉じ込め方向を上下のみとする光導波路構造とすることも可能である。このような構造とすることで、２次元的に閉じ込めている場合と比較すると近接場光発生用導電体に到達する光量は減るものの、導波路長が短ければ必要十分な光量を近接場光発生用導電体に伝搬することができ、構造が単純なため製造工程が簡素化され、製造が容易となるという利点がある。

図９及び図１０は、光導波路６０のコア５６の上下に磁界発生用の板状の導電体５４ａ、５４ｂが形成されている場合の概略斜視構成図を示す。図９及び図１０において、図４〜８と対応する部分には同一符号を付して重複説明を省略する。
図９に示すように、導電体５４ａ、５４ｂを板状に形成する場合は、電流を流す導電体の断面積が比較的大きくとれるため、コイルとして見たときの損失要因である抵抗値を小さく抑えることができる。しかしながら、光導波路５６のｙ軸方向の厚みが非常に小さくなってくると、図９中破線ａで囲んで模式的に示すように、上下の導電体５４ａ、５４ｂが厚さ方向にコンデンサとして働き、高周波に対する損失が大きくなってしまう可能性がある。コンデンサとしての容量を下げるためには、上下のパターンで近接した平行平板を作らないようにすればよい。

その対策の一例としては、図１０に示すように、上下の導電体５４ａ、５４ｂのパターンを櫛状、すなわちこの場合電流通電方向に沿うストライプ状に形成し、上下でそのストライプ状の櫛歯部の重なりが少なくなるように配置するとよい。このような構成とする場合において、コア５６に接するクラッドの一部として導電体５４ａ、５４ｂを用いる際には、目的の導波モードに悪影響を及ぼさないように導電体のパターンを調整するか、導波モードに影響を及ぼさないようにコア５６から離れた部分にのみこのような櫛歯状のパターンとして配置すればよい。
このような構成とすることにより、上下の導電体５４ａ、５４ｂの間に生じる静電容量を最小限に抑え、高周波駆動が可能となる。

図１１Ａ〜Ｃに、本発明の実施の形態に係る熱アシスト磁気記録用素子に適用可能な光導波路のクラッド５５及びコア５６の形状の各例を示す。図１１において、図４と対応する部分には同一符号を付して重複説明を省略する。
図１１Ａは直線状のコア５６をクラッド５５の間に設ける直線導波の例である。図１１Ｂにおいては三角形状、図１１Ｃにおいては楕円の一部等の曲線状のコア５６とし、クラッド５５との境界面を反射面として利用して、入射端面で多くの光を取り込み、出射端面にてその光を集光する構造とする例である。このような集光構造とすることで図１１Ａに示す例と比較してより高効率化を図ることができる。

図１２Ａ〜Ｄに、本発明の実施の形態に係る熱アシスト用磁気記録素子に適用可能な近接場光発生用導電体５７の形状の各例を示す。図１２において、図４と対応する部分には同一符号を付して重複説明を省略する。
図１２Ａは光導波路のコア５６の出射端面に沿って平面長方形の近接場光発生用導電体５７を配置した例である。コア５６内の光がｘ軸方向に偏光していて、それによって表面プラズモン共鳴が励起されると、近接場光Ｌｅが近接場光発生用導電体５７のｘ軸方向の両端に発生する。
図１２Ｂ及びＣにおいては、近接場光発生用導電体５７のｘ軸方向の端、すなわち近接場光が発生する両端のうち片端だけを磁気記録媒体の磁気記録層に近づける構成とする例を示す。図１２Ｂにおいては近接場光発生用導電体５７の一端が段差状に磁気記録媒体側に露出する構造とする例で、図１２Ｃにおいては近接場光発生用導電体５７が導波方向に斜めに延長して形成され、幅狭とされた先端部のみが磁気記録媒体側に露出する構造とされる例を示す。このような構造とすることで、より小さなスポットサイズの近接場光を磁気記録媒体に照射することが可能となる。
図１２Ｄに示す例では、二つの近接場光発生用導電体５７を使用する場合を示し、近接場光発生用導電体５７間の微小ギャップにて非常に強い近接場光を発生することができる。

このような近接場光発生用導電体５７を光導波路のコア５６の出射端面に配置することで、この近接場光発生用導電体５７を設けない場合に比べ非常に小さなスポットサイズの光を磁気記録媒体の磁気記録層に照射することができ、記録マークの微小化、すなわち高記録密度化が可能となる。

また図１３に近接場光発生用導電体５７と強磁性体材料層５９とを積層する例を示す。図１３において、図１２と対応する部分には同一符号を付して重複説明を省略する。近接場光発生用導電体５７上での表面プラズモンの励起を阻害しないよう強磁性体材料層５９の材料を選択することで、磁界発生用の導電体に電流を流した際に、強磁性体材料層５９が磁極の役割を果たす。したがって、近接場光を効率よく発生すると共にその発生位置の至近箇所に強い垂直磁界を発生することができ、磁界発生の高効率化が可能となる。

図１４Ａ〜Ｉは、図４Ａに示す光導波路６０を作製する製造工程の一例を示す。まず図１４Ａに示すように、図示しないスライダの後端面上に図２において説明した磁気シールド膜、磁気再生用素子等を形成し、更にバッファ層５３を形成する。バッファ層５３の厚さは、前述したように、この上に形成する光導波路のコアの入射位置に半導体レーザ等の光源からの出射光が入射可能となるように適宜選定する。バッファ層５３は電気配線パターン等適宜必要な機能を含んでよい。
次にこのバッファ層５３上に、図１４Ｂに示すように磁界発生用の導電体５４となる材料層５４ａを形成する。次に図１４Ｃに示すように光導波路のクラッドとなる材料層５５ａを積層し、その上に図１４Ｄに示すようにコアとなる材料層５６ａ積層する。このときコアとなる材料層５６ａの厚さは、最終的に形成するコアの厚さの半分程度の厚さとして積層する。
次に図１４Ｅに示すように近接場光発生用導電体５７を所望のパターンにフォトリソグラフィ等の適用により形成し、更に図１４Ｆに示すようにコアとなる材料層５６ｂを目的とするコア厚となるよう積層形成する。
この後図１４Ｇに示すようにエッチングにより近接場光発生用導電体５７を囲むコア５６を目的の形状に加工し、図１４Ｈに示すようにその上にクラッドとなる材料層５５ｂを積層する。次に、図１４Ｉに示すようにクラッド５５ａ、５５ｂの一部をエッチングして下部の導電体５４ａを露出させた後、図１４Ｊに示すようにこの上に導電体５４ｂを形成する。これにより、コア５６の上部と下部の導電体５４ａ及び５４ｂが電気的に接続された図４Ａに示す光導波路構造を形成することができる。
なお、図４〜図８に示す他の例の光導波路についても、同様の手順で作成することができる。

図１５Ａ〜Ｆは、上述の製造工程を利用してスライダ上に本発明構成の熱アシスト磁気記録用素子を製造する工程を模式的に示す図である。
図１５Ａに示すように、ウエハ状の基板８１を用意し、この上に、図１５Ｂに示すように磁気シールド膜、磁気再生素子や本発明構成の熱アシスト磁気記録用素子等をパターン形成する。次に図１５Ｃ及びＤに示すようにパターニングされた各素子を一点鎖線Ｃ１〜Ｃ４で示すように切り出す。図１５Ｅに示すようにチップ状に加工された基板８１を研磨してスライダ状に形成し、図１５Ｆに示すように、サスペンション３の一端に配線用基板２等を介して接着固定して、本発明構成の磁気ヘッドが形成される。

このような製造工程を経ることで、熱アシスト磁気記録用素子を磁気再生素子、更に近接場光発生用導電体と共に、全て同一の積層方向で作製することができる。この結果、磁気再生用素子と熱アシスト磁気記録用素子と更に近接場光発生用導電対との相対位置も精度よくあわせることができ、また生産性もよい。

（２）第２の実施の形態
本発明の第２の実施の形態に係る磁気ヘッドの概略平面構成図を図１６に示す。図１６において、図１と対応する部分には同一符号を付して重複説明を省略する。
第１の実施の形態と異なる点は、スライダ１の上部に半導体レーザ等の光源４を設け、この光源４の出射光に沿う方向がスライダ１の浮上面１Ｆと略平行となるよう配置される点である。熱アシスト記録用素子５は第１の実施の形態と同様にスライダ１の後端面に形成される。そして光源４からの出射光を熱アシスト磁気記録用素子５に導く部材７がスライダ１の後端面に熱アシスト記録用素子５を覆うように配置され、その光源４側に光路偏向用の光学素子としてミラー面７Ｍが形成される。
図１７にこの熱アシスト磁気記録素子５の光出射端面付近の拡大斜視構成図を示す。図１７において、図２と対応する部分には同一符号を付して重複説明を省略する。図１７に示すように、光源４から出射されるレーザ光の進行方向、すなわち出射光の中心方向（光軸方向）と熱アシスト磁気記録用素子５の光導波路６０の光の伝搬方向が略９０°ずれているため、レーザ光の進行方向を変換すべく、ミラー面７Ｍを形成した部材７が熱アシスト記録用素子５及び光源４の出射端面を覆うように配置される。

なおこの例においては、図１に示すように、半導体レーザ等より成る光源４の熱アシスト磁気記録用素子５側の出射端面であるフロント面４ｆの反対側のリア面４ｒから出射される光を、配線用基板２上のフォトダイオード等より成る受光素子６で検知し、パワー制御を行う構成としている。このため、光源４のリア面４ｒ側の出射光路上に、光を受光素子６の受光面に導く光路偏向用のミラー１Ｍがスライダ１の上部に形成される。ミラー１Ｍにおいて、スライダ１の材質の反射率が低い場合は、反射率の高い材料より成る反射膜を表面に成膜してもよい。また図１６及び１７においては、光の進行方向を偏向する素子として平面ミラーを用いる例を示すが、非球面ミラーや回折格子、散乱体等、進行方向を変換する他の素子で置き換えてもよい。

また、この例においては、半導体レーザより成る光源４のフロント面４ｆ側のミラー７Ｍを形成した部材７を、スライダ１の後端面上に磁気再生素子や及び近接場光発生用導電体を含む熱アシスト磁気記録用素子、また光源が配置された後に取り付けることが可能な構成である。このような構成とすることで、光源４の光出射位置と熱アシスト磁気記録用素子の光導波路入射端との相対位置がずれた場合でも、ミラー面７Ｍを形成した素子７の配置を調整することで、高効率に光を光導波路に導くことができる。つまり、光学調整の簡易化を図ることができる。また、図示しないがミラー面７Ｍを形成した素子７の一部に直接フォトダイオード等の受光素子を作りこむことで部品点数を削減することも可能である。
更に、本実施の形態においては、半導体レーザ等の光源４の長手方向の長さがスライダ１の厚さと同等以上に長い場合においても、スライダ１上に安定して光源４を配置することが可能となるという利点も有する。

（３）第３の実施の形態
本発明の第３の実施の形態に係る磁気ヘッドの概略平面構成図を図１８に示す。また、この磁気ヘッドの熱アシスト磁気記録用素子の光導波路入射端面付近の拡大斜視構成図を図１９に示す。図１８及び図１９において、図１及び図２と対応する部分には同一符号を付して重複説明を省略する。

この例においては、半導体レーザ等の光源４の出射光の光軸方向を調整する角度調整用部材８をスライダ１と光源４との間に配置する例を示す。角度調整用部材８を介在させることによって、光源４からの出射光の光軸方向が、光導波路の伝搬方向に対して一定の角度となるように、且つこの出射光が光導波路の入射端面に入射するように調整される。
このような配置とすることで、スライダ１の後端面１Ｒの基準となる面からの光導波路のコア５６の中心までの距離と、上記基準となる面から光源４の出射端面の中心までの距離が異なる場合においても、効率よく光導波路内に光源４からの光を結合することができる。これにより、上述の第１及び第２の実施の形態と同様の効果が得られる。

（４）第４の実施の形態
本発明の第４の実施の形態に係る磁気ヘッドの概略平面構成図を図２０に示す。また、この磁気ヘッドの熱アシスト磁気記録用素子の光導波路入射端面付近の拡大斜視構成図を図２１に示す。図２０及び図２１において、図１及び図２と対応する部分には同一符号を付して重複説明を省略する。

この例においては、第３の実施の形態と同様に角度調整部材を光源４とスライダ１との間に介在させて、光源４からの光の光軸方向が光導波路の伝搬方向に対して一定の角度となるように構成すると共に、光導波路への結合効率を高めるために、グレーティングカプラ６１を設ける例を示す。図示の例においては、光導波路のコア５６を一部露出させて、その表面にグレーティングカプラ６１が形成される。このグレーティングカプラ６１に光源４からの出射光が矢印ａで示すように照射されるように、角度調整用部材８の形状や配置が選定されてスライダ１に取り付けられる。
このような配置とすることで、矢印ｂで示す伝搬方向に対して略垂直な端面の入射端面をもたない光導波路に対しても効率よく光を入射させることが可能となり、光導波路や導電体の構造の選定の自由度を高めることができる。グレーティングカプラ６１において効率よく光を結合させて光導波路に導入することによって、第１〜第３の実施の形態と同様の効果を得ることができる。

（５）第５の実施の形態
本発明の第５の実施の形態に係る磁気ヘッドの概略平面構成図を図２２に示す。また、この磁気ヘッドの熱アシスト磁気記録用素子の光導波路入射端面付近の拡大斜視構成図を図２３に示す。図２２及び図２３において、図１及び図２と対応する部分には同一符号を付して重複説明を省略する。

この例においては、熱アシスト磁気記録用素子５の光導波路の入射端面に断面が例えば二等辺三角形状のミラー素子６２が設けられ、半導体レーザ等より成る光源４から出射される光が、このミラー素子６２により２方向に分割されて、光導波路側と、受光素子６側に矢印Ｌ１及びＬ２で示すように出射される例を示す。またこの場合、受光素子６側に向かう光は、熱アシスト磁気記録用素子内に設ける光導波路と同様の光導波路によって受光素子６の受光面付近まで伝搬する構成としてもよい。
このような構成とする場合は、光源４の光出射面をミラー素子６２に対向させて配置すればよいので位置合わせが簡易化される。また、光源４をスライダ１上に設ける必要がなく、サスペンション３上又は配線用基板２上に配置することが可能となる。この例においても、ミラー素子６２により効率よく光源４からの光を光導波路に結合することで、第１〜第４の実施の形態と同様の効果が得られる。

以上説明した各実施の形態の熱アシスト磁気記録用素子において、図２５に示すように、近接場光発生用導電体５７を磁気記録媒体側に突出する構成とすることが望ましい。すなわちこの場合、近接場光発生用導電体５７とこれを取り巻くコア５６を磁気記録媒体側に突出する構成として、導電体５４を磁気記録媒体側から距離ｄだけ凹む構成とし、導電体５４と磁気記録媒体との間隔を、近接場光発生用導体５７と磁気記録媒体との間隔と比較して大とする。
このような構成とすることにより、導電体５４の磁気記録媒体と対向する端面の特にエッジにおいて、不要な散乱光が発生して磁気記録媒体の時期記録層への影響を及ぼすことを回避することができる。光導波路のコア５６を金属より成る導電体５４で囲む構成とすることは特にこのような構成とすることが望ましい。

以上説明したように、本発明によれば、クラッドの少なくとも一部を導電体より構成し、導電体に電流を流して磁界を発生する構成とすることから、磁界発生箇所の内部に近接場光発生箇所を位置させることができる。これにより、近接場光によって磁気記録層が加熱されると同時に略加熱箇所に磁界を印加して磁気記録することが可能となる。すなわち、熱拡散の影響が無視できることとなり、光の利用効率を高めることができる。また、加熱部が熱拡散によって広がらないため、記録部分を狭めることができ、高記録密度化が可能となる。

また、磁気再生素子の例えば磁気抵抗センサや、レーザからの光を伝搬する光導波路、光導波路のクラッド部に設ける導電体、及び近接場光発生用導電体を全て同一の積層方向で製造することが可能な構造であるため、生産性よく製造することができる。また、それぞれの相対位置も精度よく合わせることが可能となる。

更に、本発明においては、透磁率の高い材料からなる磁極パターンが必須ではないため、構造が単純で生産性がよい。
磁界を発生するための光導波路のクラッドに設ける導電体のパターンは、十分な磁界の発生が可能な巻き数が小さいコイルに相当するため、インピーダンスを小さく抑えることができ、効率のよい高速磁気記録が可能となる。

なお、本発明は上述の実施形態例において説明した構成に限定されるものではなく、その他本発明構成を逸脱しない範囲において種々の変形、変更が可能である。

本発明の一実施の形態に係る磁気ヘッドの概略構成図である。 本発明の一実施の形態に係る磁気ヘッドの要部の概略斜視構成図である。 本発明の一実施の形態に係る磁気ヘッドの概略平面構成図である。 Ａ〜Ｄは本発明の一実施の形態に係る熱アシスト磁気記録用素子の要部の概略断面構成図である。 Ａ〜Ｄは本発明の一実施の形態に係る熱アシスト磁気記録用素子の要部の概略断面構成図である。 Ａ〜Ｄは本発明の一実施の形態に係る熱アシスト磁気記録用素子の要部の概略断面構成図である。 Ａ〜Ｄは本発明の一実施の形態に係る熱アシスト磁気記録用素子の要部の概略断面構成図である。 Ａ〜Ｃは本発明の一実施の形態に係る熱アシスト磁気記録用素子の要部の概略断面構成図である。 本発明の一実施の形態に係る熱アシスト磁気記録用素子の要部の概略斜視構成図である。 本発明の一実施の形態に係る熱アシスト磁気記録用素子の要部の概略斜視構成図である。 Ａ〜Ｃは本発明の一実施の形態に係る熱アシスト磁気記録用素子の要部の概略平面構成図である。 Ａ〜Ｄは本発明の一実施の形態に係る熱アシスト磁気記録用素子の要部の概略平面構成図である。 本発明の一実施の形態に係る熱アシスト磁気記録用素子の概略平面構成図である。 Ａ〜Ｊは本発明の一実施の形態に係る熱アシスト磁気記録用素子の製造方法の一例を示す工程図である。 Ａ〜Ｆは本発明の一実施の形態に係る磁気ヘッドの製造方法の一例の工程図である。 本発明の一実施の形態に係る磁気ヘッドの概略構成図である。 本発明の一実施の形態に係る熱アシスト磁気記録用素子の概略斜視構成図である。 本発明の一実施の形態に係る磁気ヘッドの概略構成図である。 本発明の一実施の形態に係る熱アシスト磁気記録用素子の概略斜視構成図である。 本発明の一実施の形態に係る磁気ヘッドの概略構成図である。 本発明の一実施の形態に係る熱アシスト磁気記録用素子の概略斜視構成図である。 本発明の一実施の形態に係る磁気ヘッドの概略構成図である。 本発明の一実施の形態に係る熱アシスト磁気記録用素子の概略斜視構成図である。 本発明の一実施の形態に係る熱アシスト磁気記録用素子の要部の概略断面構成図である。 Ａ及びＢは従来の熱アシスト磁気ヘッド装置の一例の概略断面構成図である。 Ａ及びＢは従来の熱アシスト磁気ヘッド装置の一例の概略断面構成図である。

符号の説明

１．スライダ、２．配線基板、３．サスペンション、４．光源、５．光アシスト磁気記録用素子、６．受光素子、７．部材、８．角度調整用部材、５１．磁気シールド膜、５２．磁気再生用素子、５３．バッファ層、５４．導電体、５５．クラッド、５６．コア、５７．近接場光発生用導電体、５８．遮光層、５９．磁性層、６０．光導波路、６１．グレーティングかプラ、７０．磁気ヘッド、１００．磁気記録媒体、１０４．配置部、１０５．駆動部、１０６．制御部、１１０．磁気記録装置

Claims (18)

1. クラッドの少なくとも一部を導電体とした光導波路を備え、
   前記光導波路の端部に、前記光導波路内の伝搬光を受けて近接場光を発生する近接場光発生用導電体が配置され、
   前記導電体と前記近接場光発生用導電体が積層構成であり、
   前記導電体に電流を流すことにより前記光導波路の端部に磁界が発生されて、
   前記近接場光と前記磁界の印加により熱アシスト磁気記録が行われる
   ことを特徴とする熱アシスト磁気記録用素子。
2. 前記導電体が、前記光導波路のコア部又はクラッド部を挟み込む形状とされ、
   一方の導電体の側から前記クラッド部又はコア部が、他方の導電体側に向かって積層されて成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用素子。
3. 前記導電体の形状が櫛状になっていることを特徴とする請求項２記載の熱アシスト磁気記録用素子。
4. 前記挟み込む形状とされる導電体の一方の側と他方の側の導電体が重ならないように配置されていることを特徴とする請求項２記載の熱アシスト磁気記録用素子。
5. 前記近接場光発生用導電体は、前記光導波路の端部の光強度がピークとなる位置に配置され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用素子。
6. 前記導電体の磁気記録媒体と対向する端面よりも、前記近接場光発生用導体の前記記録媒体と対向する端面が前記磁気記録媒体側に近接して設けられ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用素子。
7. 前記導電体により構成される前記光導波路の外側の少なくとも一部が、前記光導波路を伝搬する光を遮光する材料より成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用素子。
8. 前記近接場光発生用導電体に、強磁性体材料層が積層されて成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用素子。
9. 光源から出射されるレーザ光の光路上に、前記光導波路の入射面が配置され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用素子。
10. 光源の発光面から前記光導波路の入射面までの光路上に、光路変換用の光学素子が配置され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用素子。
11. 光源が半導体レーザより成り、
    前記半導体レーザの前記光導波路へ入射される光を出射する面をフロント面、反対側の面をリア面としたとき、前記リア面からの出射光の光路上に受光素子が配置され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用素子。
12. 前記リア面から前記受光素子までの光路上に、光路変換用の光学素子が配置されることを特徴とする請求項１１記載の熱アシスト磁気記録用素子。
13. 記録媒体との相対的走行によって浮上するスライダの表面に、前記記録媒体の記録信号を検出する磁気再生用素子と熱アシスト磁気記録用素子とが順次形成されて成り、
    前記熱アシスト磁気記録用素子は、
    クラッドの少なくとも一部を導電体とした光導波路を備え、
    前記光導波路の端部に、前記光導波路内の伝搬光を受けて近接場光を発生する近接場光発生用導電体が配置され、
    前記導電体と前記近接場光発生用導電体が積層構成であり、
    前記導電体に電流を流すことにより前記光導波路の端部に磁界が発生されて、
    前記近接場光と前記磁界の印加により熱アシスト磁気記録を行う
    ことを特徴とする磁気ヘッド。
14. 光源となる半導体レーザが前記スライダに取り付けられたことを特徴とする請求項１３に記載の磁気ヘッド。
15. 前記半導体レーザが、その出射光方向が前記スライダの浮上面と略平行となるように配置され、且つ前記出射光が前記スライダの面の一部に形成された前記光導波路の入射面に照射されることを特徴とする請求項１３記載の磁気ヘッド。
16. 前記スライダ、又は前記スライダを支持するサスペンション、又は前記スライダへ電気配線を行う配線基板のいずれかに受光素子が取り付けられたことを特徴とする請求項１３記載の磁気ヘッド。
17. 前記受光素子で検出する光量が所定の値となるよう半導体レーザの駆動条件が制御されることを特徴とする請求項１６記載の磁気ヘッド。
18. 光源部と、
    磁気記録媒体の配置部と、
    熱アシスト磁気記録用素子を備える磁気ヘッドと、
    記録信号に対応して前記熱アシスト磁気記録用素子に印加する電圧を制御する制御部と、を具備し、
    前記熱アシスト磁気記録用素子は、
    クラッドの少なくとも一部を導電体とした光導波路を備え、
    前記光導波路の端部に、前記光導波路内の伝搬光を受けて近接場光を発生する近接場光発生用導電体が配置され、
    前記導電体と前記近接場光発生用導電体が積層構成であり、
    前記導電体に電流を流すことにより前記光導波路の端部に磁界が発生されて、
    前記近接場光と前記磁界の印加により熱アシスト磁気記録が行われる
    ことを特徴とする磁気記録装置。

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