JP2012212495A - プラズモン変換素子の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】できるかぎり曲面で構成された微細な金属散乱体を有するプラズモン変換素子を製造する製造方法を提供すること。
【解決手段】基板にクラッドを成膜した後、メッキ用電極パッドと柱構造とを金属膜で形成し、先端以外の柱構造をレジストで覆う。この後、基板を電解液に沈め、メッキ用電極パッドに通電し、柱構造先端に電解メッキを行い、柱構造先端に半球状のドーム構造を形成する。その後、コアおよびオーバークラッドを形成し、メッキ用電極パッドと柱構造を切断するよう基板をダイシングし、ダイシング面を研磨する。
【選択図】図３

Description

本発明は、光、特に近接場光を利用して記録媒体に各種情報を記録する記録ヘッドに搭載されるプラズモン変換素子の製造方法に関するものである。

近年、情報処理機器における情報記録再生装置は、装置自体を小型化した上でより大量の情報の記録再生を行うという要求にさらされている。そのため、情報を記録する媒体、例えばハードディスクドライブの磁気メディア等は、年々、記録密度が向上している。このような記録密度の高密度化に応えるためには、一つの記録単位である磁区（記録媒体上に設けられた小さな磁石）をより小さく、かつ近接させて配置する必要がある。しかし、磁区を小さくすると、隣り合う磁区の影響や周囲の熱エネルギーなどにより、記録した磁区が意図せず反転する現象がおきる。このような現象を抑えるため、保持力の強い材料が記録媒体に採用されてきている。保持力の強い材料で作られた記録媒体は、意図しない反転現象を抑える代わりに、記録時により大きな磁界を与えなければ、磁区を反転させることができず、記録困難になってしまう。

このような不具合を解消するため、光を照射することで、記録する磁区のみを加熱昇温させ、保磁力を低下させて書き換え記録を行う方式（光アシスト磁気記録方式）が提唱されている。年々進む記録密度の上昇のため、記録する磁区の寸法は非常に小さくなってきている。このことから、光アシスト磁気記録方式を実現するには、従来の光学系において限界とされてきた光の波長以下のサイズに集光し、加熱することが求められる。波長以下のサイズに集光するため、近接場光を利用すると、より微小な領域に光を集光することができる。これにより、従来の光情報記録再生装置等を超える、高い記録密度を実現することができるといわれている。

このような光アシスト磁気記録方式における情報記録ヘッドには、従来の磁気記録方式のヘッド構成にはない、高強度の近接場光を発生させる素子が新たに必要となる。近接場光の発生素子からの近接場光が、記録媒体の微小な領域を加熱することで、磁気ヘッドが媒体の加熱された領域の情報のみを書き換える。このため、近接場光発生素子は、光アシスト磁気記録方式を実現する上で、必要不可欠な構成要素となる。このような近接場光発生素子として、様々な構成が提案されている。一例としては、特許文献１に示すものが挙げられる。

ここで開示された近接場光発生素子は、第一部と第二部からなる金属散乱体と、金属散乱体に光を集光する集光素子から構成され、第一部の金属散乱体は第二部の金属散乱体より横長かつ幅広な構造であるというものである。このような構造の近接場光発生素子は、金属散乱体に集光された光が、金属散乱体表面を伝播するプラズモンに変換される。金属散乱体表面のプラズモンは、細長い構造をした第二部の金属散乱体へとエネルギー密度を高めながら伝播し、第二部の金属散乱体の突端で近接場光を発生させる。これにより、ごく微小な領域で高強度の近接場光を発生させることができるというものである。

米国特許７２７２０７９公報 図１

しかしながら、微小な領域で近接場光を発生させるには、数十から数百ナノメートルサイズで金属散乱体を形成する必要がある。特許文献１では、半導体製造で用いられる従来のフォトリソグラフィで製造できると開示されている。

しかし、従来のフォトリソグラフィでは、厚さ方向にほぼ同一形状の構造体しか製造できない。このため、金属散乱体の構造には、厚さ方向と平行な側壁があり、この側壁と底面間および側壁と上面間に角部が存在する。このような角部ではプラズモンが伝播しにくいため、伝播損失が発生し、第二部の金属散乱体突端での近接場光強度が低下する。このような現象を回避するため、第一の散乱体は、出来るかぎり曲面で構成されることが望ましいが、従来のフォトリソグラフィでは製造不可能であった。

本発明は、上記目的を達成するために、以下の手段を提供する。

本発明のプラズモン変換素子の製造方法は、ドーム構造と柱構造からなる金属散乱体と、アンダークラッドとオーバークラッド、コアとからなり、該コアが該アンダークラッドと該オーバークラッドとの間に設けられた光導波路と、から構成されるとともに、前記光導波路が光を集光して前記金属散乱体に光照射するプラズモン変換素子の製造方法であって、基板上に、前記光に対して所定の透過率かつ所定の屈折率を有する材質を成膜して前記アンダークラッドを形成するアンダークラッド成膜工程と、前記アンダークラッド上に、メッキ用電極パッドと、該メッキ用電極パッドから伸びた前記柱構造を形成する金属構造形成工程と、前記柱構造の先端以外を非導電材料で覆う被覆形成工程と、前記メッキ用電極パッドに通電することで前記柱構造先端に電解メッキを行い、前記柱構造先端に前記ドーム構造を形成するドーム構造形成工程と、前記アンダークラッドより高屈折率材質で、少なくとも前記ドーム構造の一部を覆うよう成膜して、前記コアを形成するコア形成工程と、前記コア形成工程の後に、前記アンダークラッドと略同一の材料特性を有する材質で前記コアを覆うよう成膜して、前記オーバークラッドを形成するオーバークラッド形成工程と、前記ドーム構造形成工程の後に、前記メッキ用電極パッドと前記柱構造とを切断し、切断面を研磨する切断研磨工程と、を備えることを特徴とする。

かかる特徴によれば、電解メッキを利用して半球状のドーム構造を簡単に製造できる。これにより、金属散乱体の一部を曲面で構成できるため、金属散乱体の表面を伝播するプラズモンの損失が少なく、高強度の近接場光を生成できる。このため、金属散乱体に照射される光から、より高効率に近接場光を生成できる。また、ドーム形状を有する微細な金属散乱体を安価かつ大量に製造できる。

また、本発明のプラズモン変換素子の製造方法は、前記金属構造形成工程の前に、前記アンダークラッドに斜面を有する段差を形成する段差形成工程を有し、前記金属構造形成工程において、前記斜面を含む領域に前記柱構造を形成することを特徴とする。

また、本発明のプラズモン変換素子の製造方法は、ドーム構造と柱構造からなる金属散乱体と、アンダークラッドとオーバークラッド、コアとからなり、該コアが該アンダークラッドと該オーバークラッドとの間に設けられた光導波路と、から構成されるとともに、前記光導波路が光を集光して前記金属散乱体に光照射するプラズモン変換素子の製造方法であって、基板上にメッキ用電極パッドと、該メッキ用電極パッドから伸びた前記柱構造を形成する金属構造形成工程と、前記光に対して所定の透過率かつ所定の屈折率を有する材質を、少なくとも前記柱構造を覆うよう成膜して、前記アンダークラッドを形成するアンダークラッド成膜工程と、前記アンダークラッドに対し、少なくとも前記柱構造先端を露出させるスルーホールを形成する貫通穴形成工程と、前記メッキ用電極パッドに通電することで電解メッキを行い、前記スルーホール内部及び前記スルーホール先端に前記ドーム構造を形成するドーム構造付柱形成工程と、前記アンダークラッドより高屈折率材質で、少なくとも前記ドーム構造の一部を覆うよう成膜して、前記コアを形成するコア形成工程と、前記コア形成工程の後に、前記アンダークラッドと略同一の材料特性を有する材質で前記コアを覆うよう成膜して、前記オーバークラッドを形成するオーバークラッド形成工程と、前記ドーム構造形成工程の後に、前記メッキ用電極パッドと前記柱構造とを切断し、切断面を研磨する切断研磨工程と、を備えることを特徴とする。

かかる特徴によれば、アンダークラッドの厚さ方向に対しても、金属散乱体の柱構造を形成できるため、柱構造の先端を基板側に近接して構成できる。これにより、近接場光発生位置を任意に設計できる。

また、本発明のプラズモン変換素子の製造方法は、前記切断研磨工程において、前記金属散乱体近傍に設けられた電気抵抗体の抵抗値を用いて研磨量を制御することを特徴とする。

かかる特徴によれば、金属散乱体の柱構造の長さを簡易かつ高精度に制御できる。このため、高精度での金属散乱体の製造が可能となる。

また、本発明のプラズモン変換素子の製造方法は、前記コア形成工程において、前記コアを前記ドーム構造に向かって先鋭な形状に形成することを特徴とする。

かかる特徴によれば、コアを先鋭化した形状で形成することで、コア内部を伝播する光を集光させることができる。これにより、光を効率よく金属散乱体に照射することが可能となる。

また、本発明のプラズモン変換素子の製造方法は、前記コア形成工程の後、前記ドーム構造が設けられた側のコアを覆うよう遮光膜を形成する遮光膜形成工程を備えることを特徴とする。

かかる特徴によれば、コアからクラッドへの漏れ光を遮光でき、コアを伝播する光を効率よく金属散乱体に照射でき、高効率の近接場光を生成できる。

また、本発明のプラズモン変換素子の製造方法は、前記ドーム構造形成工程もしくは前記ドーム構造付柱形成工程において、前記メッキ用電極パッドに通電する電流密度を用いて、形成するドーム構造の形状および寸法を制御することを特徴とする。

かかる特徴によれば、メッキ用電極パッドに通電する電流密度を制御することで、金属散乱体のドーム構造の寸法および形状を任意に形成できる。

本発明に係るプラズモン変換素子の製造方法によれば、金属散乱体の一部をドーム状に構成できるため、構造的に角部が少なく、プラズモンの伝播ロスが小さい。このため、金属散乱体に照射される光から、より高効率に近接場光を生成できる。また、ドーム形状を有する微細な金属散乱体を安価かつ大量に製造できる。

本発明の第１の実施形態に係るプラズモン変換素子を用いた情報記録再生装置の一実施形態を示す構成図である。 本発明の第１の実施形態に係るプラズモン変換素子を用いたヘッドジンバルアセンブリを示す構成図である。 本発明の第１の実施形態に係るプラズモン変換素子を搭載したスライダの構造を説明する説明図である。 本発明の第１の実施形態に係るプラズモン変換素子の製造方法を説明する説明図である。 本発明の第２の実施形態に係るプラズモン変換素子を搭載したスライダの構造を説明する説明図である。 本発明の第２の実施形態に係るプラズモン変換素子と接続する可撓基板の構造を説明する説明図である。 本発明の第２の実施形態に係るプラズモン変換素子の製造方法を説明する説明図である。 本発明の第２の実施形態に係るプラズモン変換素子の製造方法を説明する説明図である。 （ａ）本発明の第１の実施形態に係るプラズモン変換素子の製造方法における電解メッキを行う状態を示す図である。（ｂ）本発明の第１の実施形態に係るプラズモン変換素子の製造方法における電解メッキを行う別の状態を示す図である。

（第１の実施形態）
以下、本発明に係る第１の実施形態を、図１から図４を参照して説明する。図１は、本発明に係るプラズモン変換素子を用いた情報記録再生装置１を示す構成図である。なお、情報記録再生装置１は、磁気記録層を有する記録媒体Ｄに対して、熱アシスト磁気記録方式で書き込みを行う装置である。

図１に示すように情報記録再生装置１において、スライダ２が固定されたサスペンション３が、キャリッジ１１に固定されている。スライダ２とサスペンション３を合わせて、ヘッドジンバルアセンブリ１２と呼ぶ。円盤状の記録媒体Ｄはスピンドルモータ７によって所定の方向に回転する。キャリッジ１１はピボット１０を中心に回転可能になっており、制御部５からの制御信号によって制御されるアクチュエータ６によって回転し、スライダ２を記録媒体Ｄ表面の所定の位置に配置することができる。ハウジング９はアルミニウムなどから成る箱状（図１では説明を分かりやすくするため、ハウジング９の周囲を取り囲む周壁を省略している）ものであり、上記の部品をその内部に格納している。スピンドルモータ７はハウジング９の底面に固定されている。スライダ２は記録媒体Ｄに向けて磁場を発生させる磁極（図示略）と、近接場光スポットを発生する近接場光発生素子（図示略）と、記録媒体Ｄに記録された情報を再生する再生素子（図示略）を有している。磁極と再生素子は、サスペンション３およびキャリッジ１１に沿って敷設された可撓基板１３、キャリッジ１１側面に設けられたターミナル１４およびフラットケーブル４を介して制御部５に電気的に接続されている。制御部５は電子回路を備えており、可撓基板１３内の電気配線と制御部５の電子回路とが電気的に接続されている。

記録媒体Ｄは１枚でも良いが、図１に示すように複数枚設けても良い。記録媒体Ｄの枚数が増えれば、ヘッドジンバルアセンブリ１２の個数も増加する。図１では記録媒体Ｄの片面側のみにヘッドジンバルアセンブリ１２が設けられている構成を示しているが、両面に設けても良い。よって、ヘッドジンバルアセンブリ１２の個数は、最大で記録媒体Ｄの枚数の倍になる。これにより、情報記録再生装置の記録容量の増加及び装置の小型化を図ることができる。

図２は本発明に係るプラズモン変換素子を用いたヘッドジンバルアセンブリ１２の拡大図である。サスペンション３は、ステンレス薄板を材料とする、ベースプレート２０１、ヒンジ２０２、ロードビーム２０３、フレクシャ２０４からなる。ベースプレート２０１は、その一部に設けられた取り付け穴２０１ａにより、キャリッジ１１に固定されている。ヒンジ２０２はベースプレート２０１とロードビーム２０３を接続している。ヒンジ２０２はベースプレート２０１とロードビーム２０３よりも薄くなっており、ヒンジ２０２を中心としてサスペンション３がたわむようになっている。フレクシャ２０４はロードビーム２０３、ヒンジ２０２に固定された細長い部材であり、ロードビーム２０３やベースプレート２０１よりも薄く、かつ略コ字型の開口２０５が設けられており、たわみやすく出来ている。フレクシャ２０４のロードビーム２０３との取り付け面との対面には、薄い板状の樹脂からなる可撓基板１３が設けられている。フレクシャ２０４の先端部には、可撓基板１３を経て、略直方体形状のスライダ２が固定されている。

図３はスライダ２の構造を説明する説明図である。図３（ａ）は、スライダ２のＺＸ平面での断面図、図３（ｂ）はＸ軸負側から見たＹＺ面の詳細図である。なお、図３中、スライダ２のＺ軸負側のＸＹ面が、可撓基板１３に接続および固定される。

スライダ２のＺ軸正側のＸＹ面は、記録媒体Ｄ（図１）に対向する面である。この面はＡＢＳ（Ａｉｒ Ｂｅａｒｉｎｇ Ｓｕｒｆａｃｅ）と呼ばれており、微細な凹凸形状が設けられている。

スライダ２のＸ軸負側の端部には、近接場光発生素子２１０が設けられている。近接場光発生素子２１０は、スライダ２のＺ軸負側端面近傍に設けられた半導体レーザ２１１と、半導体レーザ２１１のＺ軸正側端の近傍に設けられたプラズモン変換素子３００とから構成されている。

プラズモン変換素子３００は、Ｚ軸に平行して設けられた光導波路２１２と、光導波路２１２のＺ軸正側端面近傍に設けられた金属散乱体２１５からなる。

光導波路２１２は、アンダークラッド２１４ａとオーバークラッド２１４ｂ、そしてアンダークラッド２１４ａとオーバークラッド２１４ｂの間に挟まれたコア２１３とからなる。コア２１３はＺ軸正側方向に対して幅が狭くなる構造となっている。

金属散乱体２１５は、Ｚ軸に略平行な直線状の柱構造と、柱構造のＺ軸負側端面に接続された略半球状のドーム構造の金属構造体である。なお、金属散乱体のドーム構造は、幅数〜百ｎｍ程度、柱構造の幅は、ドーム構造の幅より細く、かつ数〜数十ｎｍ程度である。コア２１３は、Ｚ軸負側端の幅が数〜十μｍ、Ｚ軸正側端の幅が数十ｎｍ〜数μｍ程度である。

半導体レーザ２１１から発する光は、光導波路２１２に入射し、光導波路２１２内のコア２１３をＺ軸正側に向けて伝播する。コア２１３は光の進行方向に対して、先鋭化した構造となっており、光はコア２１３内部を進むに従って集光されることとなる。コア２１３で集光された伝播光は、金属散乱体２１５のドーム構造に照射される。この光は金属散乱体２１５表面を伝播するプラズモンに変換される。プラズモンは、金属散乱体２１５のドーム構造から柱構造へとエネルギー密度を上げて伝播し、柱構造先端から記録媒体Ｄに向けて高密度の近接場光を生成する。

上述した構成では、記録媒体Ｄが回転すると、スライダ２に設けられたＡＢＳと記録媒体Ｄ間に生じた空気流の粘性から、スライダ２が浮上するための所望の圧力を発生する。スライダ２を記録媒体Ｄから離そうとする正圧とスライダ２を記録媒体Ｄに引き付けようとする負圧と、サスペンション３による押しつけ力の釣り合いで、スライダ２は所望の状態で浮上する。記録媒体Ｄとスライダ２のすきまの最低値は１０ｎｍ程度もしくはそれ以下となっている。サスペンション３による押しつけ力は主にヒンジ２０２の弾性により発生している。また、記録媒体Ｄ表面のうねりに対して、ヒンジ２０２およびフレクシャ２０４がたわむことで、スライダ２は所望の浮上状態を維持することが出来る。

また、可撓基板１３に設けられた電気配線３０２は、スライダ２と電気的に接続されている。これにより、制御部５の電子回路からの信号により、スライダ２に設けられた磁極および再生素子を制御することができる。同時に、磁極近傍に設けられた近接場光発生素子２１０の半導体レーザ２１１を制御できる。これにより、金属散乱体２１５で生成された近接場光により記録媒体Ｄの所望の領域を加熱することができ、記録媒体Ｄの情報を記録再生することが可能となる。

次に、本発明のプラズモン変換素子３００の製造工程について図４に示す。なお、図４右図は、図３中ＺＸ面に平行な断面図である。図４左図は、図４（ａ）右図に示すＡ−Ａ’面で矢印方向に観察した断面図である。

まず、磁気情報の記録再生を行う磁気ヘッドおよび磁極の各種構造が形成されたアルチック基板上に、酸化タンタルを成膜し、アンダークラッド２１４ａを形成する（図４（ａ））。

この上にレジスト２９１を塗布、露光および現像を行った後、金２１５０を成膜する（図４（ｂ））。

そして、レジスト２９１を除去し、一端がメッキ用電極パッド２１５３、他端が横倒しの柱構造２１５１を形成する。レジスト２９２を塗布、露光および現像を行った後、柱構造２１５１先端とメッキ用電極パッド２１５３を除く部分をレジスト２９２が覆うようにする（図４（ｃ））。

その後、アルチック基板を金の電解液に沈め、メッキ用電極パッド２１５３に、所定の電流密度となるよう通電する。電解液に沈められた柱構造２１５１先端は、電解メッキにより、柱構造２１５１先端からメッキされ、金のドーム構造２１５２が形成される（図４（ｄ））。この際、図９に示すように、柱構造２１５１先端のみを電解液に沈めてもよいし、メッキ用電極パッド２１５３にメッキ用電気配線を接続し、基板全体を電解液に沈めてもよい。

その後、アルチック基板を洗浄し、レジスト２９２を除去する。

この上から、アンダークラッド２１４ａより屈折率が高い酸化タンタルを成膜した後、レジストを塗布、露光・現像した後、金のドーム構造２１５２もしくは柱構造２１５１に向かって先細りになるようエッチングし、コア２１３を形成する（図４（ｅ））。

その後、その上から、酸化タンタルを成膜し、オーバークラッド２１４ｂを形成する（図４（ｆ））。

この後、レジストを塗布、露光・現像した後、コア２１３及びアンダークラッド２１４ａ、オーバークラッド２１４ｂの一端を垂直エッチングする。エッチングする側は、柱構造２１５１等の金の構造体のない側である。そして、アルチック基板をダイシングして、バー状にし、ダイシング切断面を研磨する。このとき、金の構造体のうち、柱構造２１５１とメッキ用電極パッド２１５３とを切断した後、研磨する。なお、柱構造２１５１が長手方向に所定の長さとなるよう研磨量を制御する。これにより、金の構造体は、柱構造２１５１とドーム構造２１５２のみの構造となり、金属散乱体２１５が形成される。

さらに、研磨面にケミカルポリッシングやエッチング等でＡＢＳ用の微細構造を形成する。そして、バー状の基板をダイシングして個片化し、半導体レーザ２１１を実装し、スライダ２となる（図４（ｇ））。

なお、金属散乱体２１５を研磨して形成する際、金属散乱体２１５近傍にＥＬＧ（ｅｌｅｃｔｒｏ ｌａｐｐｉｎｇ ｇｕｉｄｅ）を設けて、これを利用して研磨量を制御してもよい。ＥＬＧとは、ＥＬＧ素子の抵抗値を確認しながら研磨を行って研磨量を制御するものである。具体的には、ＥＬＧ素子と、ＥＬＧ素子の両端に接続された一対のパッドを形成する。パッド上にクラッドを形成しないようにし、パッドを介してＥＬＧ素子に通電しながら研磨する。すると、バーの側面とともにＥＬＧ素子も研磨され、ＥＬＧ素子の幅が減少し、電気抵抗が増加する。そこで、ＥＬＧ素子の電気抵抗と研磨量との相関を予め求めておき、ＥＬＧ素子の抵抗値をモニタしながら研磨して、抵抗値が所定の値に達した時点で所望の研磨量が得られたと判断して研磨を終了する。

なお、１つのメッキ用電極パッド２１５３に対し、１つの柱構造２１５１が接続された構成を述べたが、１つのメッキ用電極パッド２１５３に対し、複数の柱構造２１５１が接続された構成でも実施可能である。

また、ドーム構造２１５２の形成時において、メッキが進むに従い、柱構造２１５１先端部分の表面積が大きくなり、電流密度が低下する。メッキ初期の電流値を維持すると、メッキの進行が次第に遅くなる、ドーム構造２１５２の曲率半径が大きくなるという現象がある。所定の寸法や形状に制御してドーム構造２１５２を形成するには、電流密度の制御が必要である。

また、ここでは光導波路のコア２１３およびアンダークラッド２１４ａ、オーバークラッド２１４ｂに酸化タンタルを用いた。コア２１３を伝播する光に対して透過率が高く、かつアンダークラッド２１４ａとオーバークラッド２１４ｂに対して、コア２１３が所定の屈折率差を有し、微細構造が形成できる材料であれば、実施可能である。一例として、酸化シリコン、酸化スズ、酸化亜鉛、酸化スズカドミウム、光導波路用樹脂等が挙げられる。なお、同様に金属散乱体２１５も金だけではなく、近接場光を生成すると同時にメッキできる金属材料、銀、アルミニウム、銅、白金、パラジウム等を用いても実施可能である。

また、先鋭化するコア２１３からの漏れてくる光量を小さくするため、コア２１３形成した後、先鋭化したコア周囲に遮光膜（例えばアルミやクロム等）を成膜し、その後、オーバークラッド２１４ｂを成膜してもよい。

ここでは、アルチック基板、磁気ヘッド構造、近接場光発生素子の順に形成したが、アルチック基板の上に、まず、近接場光発生素子を形成し、その後、磁気情報の記録再生を行う磁気ヘッド構造を形成することも可能である。記録媒体Ｄ上で効果的に相互作用する熱源である近接場光発生素子と、磁気情報の記録再生を行う磁気ヘッドとの位置関係から決定すればよい。

このようなプラズモン変換素子によって、金属散乱体の曲面からなるドーム構造の寸法、柱構造の寸法、コアと金属散乱体との相互位置について、所定の寸法形状および位置関係で製造することができる。これにより、プラズモン変換素子は、光源からの光を高効率でプラズモンに変換することができ、かつ高強度の近接場光を生成することができる。よって、高性能な情報記録再生装置を提供することができる。

さらに、プラズモン変換素子はウェハ状態で一括して大量に形成でき、その後ダイシング等により分離して製造するため、大量かつ低コストの製造が可能となる。
（第２の実施形態）
以下、本発明に係る第２の実施形態を、図５から図８を用いて説明する。第１の実施形態と同一箇所については同一符号を付して詳細な説明を省略する。本実施形態が第１の実施形態と異なる点は、金属散乱体の柱構造が折れ曲がった形状である点、スライダに半導体レーザを搭載しない点である。

図５に示すように、プラズモン変換素子３００は、コア２１３とアンダークラッド２１４ａ、オーバークラッド２１４ｂとからなる光導波路２１２と、コア２１３のＺ軸正側端面近傍に設けられた金属散乱体２１５からなる。金属散乱体２１５は、略半球のドーム構造と、ドーム構造から伸びた略Ｚ字形状に折れ曲がった柱構造からなる。柱構造体のＺ軸正側端面は、スライダ２のＺ軸正側の端面まで伸びている。柱構造体のＺ軸負側端面は、ドーム構造と接続されている。

さらに、光導波路２１２のＺ負側端面は、可撓基板１３の導波コア３０３に光学的に接続されている。

次に、可撓基板１３について、図６を用いて説明する。

薄板上の樹脂からなる可撓基板１３は、略コ字型開口２０５を有した形状である。可撓基板１３内部には、電気配線３０２と導波コア３０３が設けられている。導波コア３０３は開口２０５を架橋して設置されている。Ｘ軸負側の導波コア３０３端面には略４５度の斜面３１０が設けられ、斜面３１０面上には金属薄膜からなる反射膜（図示略）が設けられている。導波コア３０３他端には、半導体レーザ２１１が接続されている。また、電気配線の一端は制御部５と接続されている。制御部５は、半導体レーザ２１１にも接続されている。

可撓基板１３の開口２０５に囲まれた領域のＺ軸正側の面に、スライダ２のＺ軸負側の面を位置決めした上、固定する。このとき、スライダ２に搭載された磁極および磁気ヘッドと電気配線３０２とを電気的に接続する。同時に、コア２１３と導波コア３０３とを光学的に接続する。

上述した構成では、制御部５からの制御信号をうけ、半導体レーザ２１１が発振する。半導体レーザ２１１の出射光は、導波コア３０３の一端から斜面３１０に向けて伝播する。この伝播光は、斜面３１０の反射膜で反射し、スライダ２と固定される面（図６中、Ｚ軸正側ＸＹ面）の光出射端２２０から出射する。この出射光が、スライダ２のコア２１３に入射し、金属散乱体に照射される。照射された光は、前述の第１の実施形態と同様に、プラズモンに変換され、金属散乱体のＺ軸正側端部から高強度の近接場光を生成する。

次に、本実施形態のプラズモン変換素子３００の製造方法について、図７を用いて説明する。なお、図７左図は、図５中ＺＸ面に平行な断面図である。図７右図は、図７（ａ）左図に示すＡ−Ａ’面で矢印方向に観察した断面図である。

まず、磁気情報の記録再生を行う磁気ヘッドおよび磁極の各種構造が形成されたアルチック基板上に、酸化タンタルを成膜し、アンダークラッド２１４ａを形成する（図７（ａ））。

この上にレジスト２９３を塗布、露光および現像した後、アンダークラッド２１４ａをエッチングする（図７（ｂ））。

この上にレジストを塗布、露光および現像を行い、金を成膜した後、そのレジストを除去する。斜面を含むアンダークラッド２１４ａの上面に形成された柱構造２１５１と、柱構造２１５１から伸びたメッキ用電極パッド２１５３を形成する（図7（ｃ））。

次に、レジスト２９４を塗布、露光および現像を行い、先端以外の柱構造２１５１をレジスト２９４が覆うように形成する。

その後、アルチック基板を金の電解液に沈め、メッキ用電極パッド２１５３に、所定の電流密度となるよう通電する。電解液に沈められた柱構造２１５１先端は、電解メッキにより、柱構造２１５１先端に金のドーム構造２１５２が形成される（図７（ｄ））。その後、アルチック基板を洗浄し、レジスト２９４を除去する。

この上から、アンダークラッド２１４ａより屈折率が高い酸化タンタルを成膜した後、レジストを塗布、露光・現像する。金のドーム構造２１５２もしくは柱構造２１５１に向かって先細りになるよう、成膜した酸化タンタルをエッチングし、コア２１３を形成する（図７（ｅ））。

柱構造２１５１が設けられた側のコア２１３の上からアルミを成膜し、遮光膜２９９を成膜する。その後、酸化タンタルを成膜し、オーバークラッド２１４ｂを形成する（図７（ｆ））。

そして、アルチック基板をダイシングして、バー状にし、ダイシング切断面を研磨する。このとき、金の構造体のうち、柱構造２１５１とメッキ用電極パッド２１５３とを切断した後、柱構造２１５１が長手方向に所定の長さとなるよう研磨量を制御する。これにより、金の構造体は、柱構造２１５１とドーム構造２１５２のみの構造となり、金属散乱体２１５となる（図７（ｇ））。

さらに、研磨面にケミカルポリッシングやエッチング等でＡＢＳ用の微細構造を形成する。そして、バー状の基板をダイシングして個片化し、スライダ２となる。

また、図８に示すプラズモン変換素子３００の製造方法を用いれば、直角に折れ曲がった柱構造を有する構造も実現可能である。なお、図８左図は、光導波路のコア内部を伝播する光の進行方向と平行な断面図である。図８右図は、図８（ａ）左図に示すＡ−Ａ’面で矢印方向に観察した断面図である。

まず、磁気情報の記録再生を行う磁気ヘッドおよび磁極の各種構造が形成されたアルチック基板上に、レジストを塗布、露光・現像した後、金を成膜する。このレジストを除去し、横倒しの柱構造２１５１と、柱構造２１５１から伸びたメッキ用電極パッド２１５３を形成する（図８（ａ））。

次に、酸化タンタルを成膜し、アンダークラッド２１４ａを形成する（図８（ｂ））。

この上から、レジストを塗布、露光・現像し、アンダークラッド２１４ａをエッチングする。柱構造２１５１先端が露出するようスルーホール２１５４を形成し、メッキ用電極パッド２１５３上のアンダークラッド２１４ａを除去する（図８（ｃ））。

その後、アルチック基板を金の電解液に沈め、メッキ用電極パッド２１５３に、所定の電流密度となるよう通電する。まず、電解液に沈められた柱構造２１５１先端に設けられたスルーホール２１５４内がメッキされる。その後、アンダークラッド２１４ａ上面までメッキが進行し、金のドーム構造２１５２が形成される（図８（ｄ））。

この上から、アンダークラッド２１４ａより屈折率が高い酸化タンタルを成膜した後、レジストを塗布、露光・現像する。金のドーム構造２１５２に向かって先細りになるよう、成膜した酸化タンタルをエッチングし、コア２１３を形成する（図８（ｅ））。

その後、酸化タンタルを成膜し、オーバークラッド２１４ｂを形成する（図８（ｆ））。

そして、アルチック基板をダイシングして、バー状にし、ダイシング切断面を研磨する。このとき、金の構造体のうち、柱構造２１５１とメッキ用電極パッド２１５３とを切断した後、柱構造２１５１が長手方向に所定の長さとなるよう研磨量を制御する。これにより、金の構造体は、柱構造２１５１とドーム構造２１５２のみの構造となり、金属散乱体２１５となる（図８（ｇ））。

その後の工程は、上述の製造工程と同様である。

なお、本実施の形態で述べたプラズモン変換素子を搭載したスライダに、前述の第１の実施の形態と同様に、半導体レーザをスライダに搭載することも可能である。

このような構成によって、プラズモン変換素子の柱構造先端が磁極および磁気ヘッドにより近接して製造することができる。このため、柱構造先端からの近接場光が磁気媒体を加熱する瞬間と、磁極で記録する瞬間との時間差を短縮できる。これにより、低強度の近接場光でも所望の温度に加熱でき、情報を記録することができるため、低消費電力の情報記録装置を実現できる。

なお、本発明の技術範囲は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述した実施形態に種々の変更を加えたものを含む。すなわち、上述した実施形態で挙げた構成等はほんの一例に過ぎず、適宜変更が可能である。
また、上述した各実施形態を適宜組み合わせて採用することも可能である。

Ｄ記録媒体 １情報記録再生装置 ２スライダ ３サスペンション ４フラットケーブル ５制御部 ６アクチュエータ ７スピンドルモータ ９ハウジング １０ピボット １１キャリッジ １２ヘッドジンバルアセンブリ １３可撓基板 １４ターミナル ２０１ベースプレート ２０２ヒンジ ２０３ロードビーム ２０４フレクシャ ２０５開口 ２１０近接場光発生素子 ２１１半導体レーザ ２１２光導波路 ２１３コア ２１４ａアンダークラッド ２１４ｂオーバークラッド ２１５金属散乱体 ２２０光出射端 ２９１、２９２、２９３、２９４レジスト ２９９遮光膜 ３００プラズモン変換素子 ３０２電気配線 ３０３導波コア ３１０斜面 ２１５０金２１５１柱構造 ２１５２ドーム構造 ２１５３メッキ用電極パッド ２１５４スルーホール

Claims (7)

1. ドーム状構造と柱状構造とからなる金属散乱体と、
   アンダークラッド、オーバークラッド、及びコアからなる光導波路とから構成され、前記光導波路の伝播光を前記金属散乱体に照射することによりプラズモンを発生するプラズモン変換素子の製造方法であって、
   基板上に、アンダークラッドを形成するアンダークラッド形成工程と、
   前記アンダークラッド上に、メッキ用電極パッドと、該メッキ用電極パッドから伸びた前記柱状構造の金属散乱体とを形成する金属構造形成工程と、
   前記柱状構造の先端以外を非導電材料で覆う被覆形成工程と、
   前記メッキ用電極パッドに通電することで前記先端に電解メッキを行い、前記先端に前記ドーム状構造の金属散乱体を形成するドーム状金属構造形成工程と、
   前記アンダークラッドより高屈折率材質の前記コアで、少なくとも前記ドーム状構造の金属散乱体を覆うコア形成工程と、
   前記コア上に、前記アンダークラッドと略同一の材料特性を有する前記オーバークラッドを形成するオーバークラッド形成工程と、
   前記メッキ用電極パッドを切断し、該切断された面を研磨する切断研磨工程と、
   を備えることを特徴とするプラズモン変換素子の製造方法。
2. 前記金属構造形成工程の前に、前記アンダークラッドに斜面を有する段差を形成する段差形成工程を有し、
   前記金属構造形成工程において、前記斜面を含む領域に前記柱状構造の金属散乱体を形成することを特徴とする請求項１に記載のプラズモン変換素子の製造方法。
3. ドーム状構造と柱状構造とからなる金属散乱体と、
   アンダークラッド、オーバークラッド、及びコアとからなる光導波路とから構成され、
   前記光導波路の伝播光を前記金属散乱体に照射することによりプラズモンを発生するプラズモン変換素子の製造方法であって、
   基板上にメッキ用電極パッドと、該メッキ用電極パッドから伸びた前記柱状構造の金属散乱体とを形成する金属構造形成工程と、
   少なくとも前記柱状構造の金属散乱体を覆うように前記アンダークラッドを形成するアンダークラッド形成工程と、
   前記アンダークラッドに対し、少なくとも前記柱状構造の金属散乱体の先端を露出させるスルーホールを形成する貫通穴形成工程と、
   前記メッキ用電極パッドに通電することで電解メッキを行い、前記スルーホールの前記アンダークラッド上に前記ドーム状構造の金属散乱体を形成するドーム状金属構造形成工程と、
   前記アンダークラッドより高屈折率材質の前記コアで、少なくとも前記ドーム状構造の金属散乱体を覆うコア形成工程と、
   前記コア上に、前記アンダークラッドと略同一の材料特性を有する前記オーバークラッドを形成するオーバークラッド形成工程と、
   前記メッキ用電極パッドを切断し、該切断された面を研磨する切断研磨工程と、
   を備えることを特徴とするプラズモン変換素子の製造方法。
4. 前記切断研磨工程において、
   前記柱状構造の金属散乱体近傍に設けられた電気抵抗体を通電することにより変化する前記電気抵抗体の抵抗値に応じて、前記柱状構造の金属散乱体の研磨量を制御することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のプラズモン変換素子の製造方法。
5. 前記コア形成工程において、
   前記コアを前記ドーム状構造の金属散乱体に向かって先鋭な形状に形成することを特徴とする請求項１から４いずれかに記載のプラズモン変換素子の製造方法。
6. 前記コア形成工程の後、前記ドーム状構造の金属散乱体が設けられた側の前記コアを覆うよう遮光膜を形成する遮光膜形成工程を備えることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載のプラズモン変換素子の製造方法。
7. 前記ドーム状金属構造形成工程において、
   前記メッキ用電極パッドへの前記通電に従って変化する前記柱状構造の金属散乱体中の電流密度を制御することにより、前記ドーム状構造の金属散乱体の形状および寸法を制御することを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載のプラズモン変換素子の製造方法。

Images