JP2013149339A - プラズモンジェネレータの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】近接場光発生部を含む前端面の幅が小さなプラズモンジェネレータを安定して製造する。
【解決手段】プラズモンジェネレータの製造方法は、収容部を形成する工程と、収容部内に収容されるようにプラズモンジェネレータを形成する工程を備えている。収容部を形成する工程は、上面を有する誘電体層３３を形成する工程と、エッチングマスクを用いて誘電体層３３をエッチングして、誘電体層３３に溝部３３ｂを形成する工程と、溝部３３ｂ内に誘電体膜２４を形成する工程を含んでいる。溝部３３ｂは、第１および第２の側壁と底面を有している。第１および第２の側壁の各々が誘電体層の上面に垂直な方向に対してなす角度は０°〜１５°の範囲内である。
【選択図】図１０

Description

本発明は、記録媒体に近接場光を照射して記録媒体の保磁力を低下させて情報の記録を行う熱アシスト磁気記録に用いられるプラズモンジェネレータの製造方法に関する。

近年、磁気ディスク装置等の磁気記録装置では、高記録密度化に伴い、薄膜磁気ヘッドおよび記録媒体の性能向上が要求されている。薄膜磁気ヘッドとしては、基板に対して、読み出し用の磁気抵抗効果素子（以下、ＭＲ（Magnetoresistive）素子とも記す。）を有する再生ヘッドと書き込み用の誘導型電磁変換素子を有する記録ヘッドとを積層した構造の複合型薄膜磁気ヘッドが広く用いられている。磁気ディスク装置において、薄膜磁気ヘッドは、磁気記録媒体の表面からわずかに浮上するスライダに設けられる。

磁気記録装置において、記録密度を高めるためには、記録媒体の磁性微粒子を小さくすることが効果的である。しかし、磁性微粒子を小さくすると、磁性微粒子の磁化の熱安定性が低下するという問題が発生する。この問題を解消するには、磁性微粒子の異方性エネルギーを大きくすることが効果的である。しかし、磁性微粒子の異方性エネルギーを大きくすると、記録媒体の保磁力が大きくなって、既存の磁気ヘッドでは情報の記録が困難になるという問題が発生する。

上述のような問題を解決する方法として、いわゆる熱アシスト磁気記録という方法が提案されている。この方法では、保磁力の大きな記録媒体を使用し、情報の記録時には、記録媒体のうち情報が記録される部分に対して記録磁界と同時に熱も加えて、その部分の温度を上昇させ保磁力を低下させて情報の記録を行う。情報が記録された部分は、その後、温度が低下して保磁力が大きくなり、磁化の熱安定性が高まる。以下、熱アシスト磁気記録に用いられる磁気ヘッドを、熱アシスト磁気記録ヘッドと呼ぶ。

熱アシスト磁気記録では、記録媒体に対して熱を加える方法としては、近接場光を用いる方法が一般的である。近接場光を発生させる方法としては、レーザ光によって励起されたプラズモンから近接場光を発生する金属片であるプラズモンジェネレータを用いる方法が知られている。また、一般的に、近接場光の発生に利用されるレーザ光は、スライダに設けられた導波路によって、スライダの媒体対向面の近傍に設けられたプラズモンジェネレータに導かれる。

特許文献１には、導波路のコアの表面とプラズモンジェネレータの表面とをギャップを介して対向させ、コアを伝播する光に基づいてコアの表面で発生するエバネッセント光を用いて、プラズモンジェネレータに表面プラズモンを励起させ、この表面プラズモンに基づいて近接場光を発生させる技術が開示されている。

特開２０１１−８９０１号公報

プラズモンジェネレータは、媒体対向面に配置された前端面を有している。この前端面は、近接場光を発生する近接場光発生部を含んでいる。プラズモンジェネレータに励起された表面プラズモンは、プラズモンジェネレータの表面に沿って近接場光発生部に伝播される。その結果、近接場光発生部において表面プラズモンが集中し、この表面プラズモンに基づいて近接場光発生部より近接場光が発生される。

記録媒体におけるトラック幅を縮小して記録密度を高めるためには、記録媒体における近接場光のスポット径を小さくする必要がある。そのためには、プラズモンジェネレータの前端面の幅および高さを小さくすることが求められる。なお、前端面の幅とは、トラック幅方向についての前端面の寸法であり、前端面の高さとは、トラックが延びる方向についての前端面の寸法である。前端面の幅と高さは、共に４０ｎｍ以下であることが好ましい。

一般的に、プラズモンジェネレータは、フォトリソグラフィを用いて製造される。フォトリソグラフィを用いたプラズモンジェネレータの製造方法としては、例えば、以下の第１および第２の方法が考えられる。第１の方法では、フォトリソグラフィを用いて形成されたエッチングマスクを用いて、金属膜をエッチングして、プラズモンジェネレータを形成する。第２の方法では、フォトリソグラフィを用いて形成されたエッチングマスクを用いて、誘電体層をエッチングして、誘電体層に溝部を形成し、この溝部内にプラズモンジェネレータを形成する。

第１の方法では、フォトリソグラフィによる限界により、プラズモンジェネレータの前端面の幅を、４０ｎｍ以下になるように小さくすることは難しい。また、第１の方法では、仮に、エッチングによってプラズモンジェネレータの前端面の幅を、４０ｎｍ以下になるように小さくできても、プラズモンジェネレータの一部が下地から剥離しやすくなるという問題が発生する。

第２の方法では、フォトリソグラフィによる限界により、溝部の幅を小さくすることが難しく、その結果、プラズモンジェネレータの前端面の幅を、４０ｎｍ以下になるように小さくすることは難しい。

特許文献１には、誘電体層に、媒体対向面に平行な断面がＶ字形状となる溝部を形成し、この溝部内に誘電体膜を形成した後、溝部内に、媒体対向面に平行な断面がＶ字形状となるプラズモンジェネレータを形成する方法が開示されている。しかし、この方法では、前端面の幅が４０ｎｍ以下となるようなプラズモンジェネレータを安定して形成することは難しい。特許文献１に開示されている前端面の幅は５０〜３５０ｎｍの範囲内である。

上記の方法では前端面の幅が４０ｎｍ以下となるようなプラズモンジェネレータを安定して形成することが難しい理由は、以下の通りである。上記の方法によって形成されるプラズモンジェネレータの前端面は、溝部の底に最も近い尖端を有する。このプラズモンジェネレータの前端面の尖端近傍の部分の形状は、溝部を形成するプロセスや誘電体膜を形成するプロセスの精度に起因して、ばらつきが大きくなる。上記の方法で前端面の幅が４０ｎｍ以下となるようなプラズモンジェネレータを形成しようとすると、前端面の主要部分を、上記のように形状のばらつきが大きい部分が占めることになる。そのため、この方法では、前端面の幅が４０ｎｍ以下となるようなプラズモンジェネレータを安定して形成することが困難である。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、近接場光発生部を含む前端面の幅が小さなプラズモンジェネレータを安定して製造することができるようにしたプラズモンジェネレータの製造方法および近接場光発生器の製造方法を提供することにある。

本発明の製造方法によって製造されるプラズモンジェネレータは、光に基づいて励起された表面プラズモンを伝播する伝播部を備えている。伝播部は、下面と、その反対側の上面と、互いに反対側に位置して下面と上面とを連結する第１の側面および第２の側面と、下面、上面、第１の側面および第２の側面を連結する前端面とを有している。前端面は、表面プラズモンに基づいて近接場光を発生する近接場光発生部を含んでいる。本発明のプラズモンジェネレータの製造方法は、プラズモンジェネレータを収容するための収容部を形成する工程と、収容部内に収容されるように、プラズモンジェネレータを形成する工程とを備えている。

収容部を形成する工程は、上面を有する誘電体層を形成する工程と、フォトリソグラフィを用いて、誘電体層の上面上にエッチングマスクを形成する工程と、エッチングマスクを用いて、誘電体層をエッチングして、誘電体層に、上面で開口する溝部を形成する工程と、溝部内に誘電体膜を形成する工程とを含んでいる。

本発明の製造方法によって製造される近接場光発生器は、導波路と、プラズモンジェネレータとを備えている。導波路は、光を伝播させるコアと、コアの周囲に配置されたクラッドとを有している。コアは、上面を有している。プラズモンジェネレータは、コアの上面の上方に配置されている。

プラズモンジェネレータは、コアを伝播する光に基づいて励起された表面プラズモンを伝播する伝播部を備えている。伝播部は、下面と、その反対側の上面と、互いに反対側に位置して下面と上面とを連結する第１の側面および第２の側面と、下面、上面、第１の側面および第２の側面を連結する前端面とを有している。前端面は、表面プラズモンに基づいて近接場光を発生する近接場光発生部を含んでいる。

本発明の近接場光発生器の製造方法は、導波路を形成する工程と、プラズモンジェネレータを収容するための収容部を形成する工程と、収容部内に収容されるように、プラズモンジェネレータを形成する工程とを備えている。

収容部を形成する工程は、コアの上面上に、上面を有する誘電体層を形成する工程と、フォトリソグラフィを用いて、誘電体層の上面上にエッチングマスクを形成する工程と、エッチングマスクを用いて、誘電体層をエッチングして、誘電体層に、誘電体層の上面で開口する共にコアの上面の上方に配置された溝部を形成する工程と、溝部内に誘電体膜を形成する工程とを含んでいる。

本発明のプラズモンジェネレータの製造方法および近接場光発生器の製造方法において、収容部は、溝部と誘電体膜とによって形成される。溝部は、伝播部の第１の側面に向いた第１の側壁と、伝播部の第２の側面に向いた第２の側壁と、伝播部の下面に向いた底面とを有している。第１および第２の側壁の各々が誘電体層の上面に垂直な方向に対してなす角度は０°〜１５°の範囲内である。誘電体膜は、第１の側壁と第１の側面との間に介在する第１の部分と、第２の側壁と第２の側面との間に介在する第２の部分とを含んでいる。

本発明のプラズモンジェネレータの製造方法および近接場光発生器の製造方法において、誘電体膜を形成する工程は、溝部の第１の側壁、第２の側壁および底面を覆うように誘電体膜を形成してもよい。収容部を形成する工程は、更に、誘電体膜を形成する工程の後で、溝部の底面の一部が露出するように誘電体膜の一部をエッチングする工程を含んでいてもよい。この場合、伝播部の下面は、露出した溝部の底面の一部に接する。

また、本発明のプラズモンジェネレータの製造方法および近接場光発生器の製造方法において、収容部を形成する工程が、誘電体膜の一部をエッチングする工程を含んでいる場合、誘電体膜の一部をエッチングする工程は、誘電体膜において、溝部の底面から最も遠い位置における第１の部分と第２の部分の間隔が、溝部の底面に最も近い位置における第１の部分と第２の部分の間隔よりも大きくなるように、誘電体膜の一部をエッチングしてもよい。この場合、プラズモンジェネレータを形成する工程は、収容部の少なくとも一部を埋めるように、後にプラズモンジェネレータとなる金属膜を形成する工程と、金属膜における、溝部の底面から離れた一部を除去する工程とを含んでいてもよい。また、金属膜の一部を除去する工程は、誘電体層、誘電体膜および金属膜のそれぞれにおける、溝部の底面から離れた一部を、研磨によって除去する工程を含んでいてもよい。

本発明のプラズモンジェネレータの製造方法および近接場光発生器の製造方法によれば、誘電体膜の第１の部分が第１の側壁と第１の側面との間に介在し、誘電体膜の第２の部分が第２の側壁と第２の側面との間に介在することから、フォトリソグラフィによる限界に依存せずに、近接場光発生部を含む前端面の幅が小さなプラズモンジェネレータを製造することが可能になる。また、本発明では、溝部は、伝播部の下面に向いた底面を有している。更に、溝部の第１および第２の側壁が誘電体層の上面に垂直な方向に対してなす角度が０°〜１５°の範囲内であることから、第１の側壁と第２の側壁の間隔は、開口部から底面にかけて大きくは変化しない。これらのことから、本発明では、溝部の底面近傍の部分の形状のばらつきは小さくなる。その結果、本発明によれば、上述のように前端面の幅が小さなプラズモンジェネレータを安定して製造することが可能になるという効果を奏する。

本発明の一実施の形態に係る熱アシスト磁気記録ヘッドの要部を示す斜視図である。 本発明の一実施の形態に係る熱アシスト磁気記録ヘッドの構成を示す断面図である。 本発明の一実施の形態に係る熱アシスト磁気記録ヘッドの媒体対向面を示す正面図である。 本発明の一実施の形態に係る近接場光発生器の製造方法における一工程を示す断面図である。 図４に示した工程に続く工程を示す断面図である。 図５に示した工程に続く工程を示す断面図である。 図６に示した工程に続く工程を示す断面図である。 図７に示した工程に続く工程を示す断面図である。 図８に示した工程に続く工程を示す断面図である。 図９に示した工程に続く工程を示す断面図である。 図１０に示した工程に続く工程を示す断面図である。 第１の比較例の近接場光発生器の製造方法における一工程を示す断面図である。 第２の比較例の近接場光発生器の製造方法における一工程を示す断面図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。始めに、図２および図３を参照して、本発明の一実施の形態に係る熱アシスト磁気記録ヘッドの構成について説明する。図２は、熱アシスト磁気記録ヘッドの構成を示す断面図である。図３は、熱アシスト磁気記録ヘッドの媒体対向面を示す正面図である。

本実施の形態に係る熱アシスト磁気記録ヘッドは、垂直磁気記録用であり、回転する記録媒体の表面から浮上するスライダの形態を有している。記録媒体が回転すると、記録媒体とスライダとの間を通過する空気流によって、スライダに揚力が生じる。スライダは、この揚力によって記録媒体の表面から浮上するようになっている。

図２に示したように、熱アシスト磁気記録ヘッドは、記録媒体に対向する媒体対向面４０を備えている。ここで、Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向を以下のように定義する。Ｘ方向は、記録媒体のトラック横断方向すなわちトラック幅方向である。Ｙ方向は、媒体対向面４０に垂直な方向である。Ｚ方向は、スライダから見た記録媒体の進行方向である。Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向は互いに直交している。

図２および図３に示したように、熱アシスト磁気記録ヘッドは、アルミニウムオキサイド・チタニウムカーバイド（Ａｌ₂Ｏ₃・ＴｉＣ）等のセラミック材料よりなり、上面１ａを有する基板１と、この基板１の上面１ａ上に配置された絶縁材料よりなる絶縁層２と、この絶縁層２の上に配置された磁性材料よりなる下部シールド層３と、絶縁層２の上において下部シールド層３の周囲に配置された絶縁層４とを備えている。絶縁層２，４は、例えばアルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）によって形成されている。Ｚ方向は、基板１の上面１ａに垂直な方向でもある。

熱アシスト磁気記録ヘッドは、更に、下部シールド層３および絶縁層４の上面の上に配置された絶縁膜である下部シールドギャップ膜５と、この下部シールドギャップ膜５の上に配置された再生素子としてのＭＲ（磁気抵抗効果）素子６と、このＭＲ素子６に接続された２つのリード（図示せず）と、ＭＲ素子６の上に配置された絶縁膜である上部シールドギャップ膜７とを備えている。

ＭＲ素子６の一端部は、記録媒体に対向する媒体対向面４０に配置されている。ＭＲ素子６には、ＡＭＲ（異方性磁気抵抗効果）素子、ＧＭＲ（巨大磁気抵抗効果）素子あるいはＴＭＲ（トンネル磁気抵抗効果）素子等の磁気抵抗効果を示す感磁膜を用いた素子を用いることができる。ＧＭＲ素子としては、磁気的信号検出用の電流を、ＧＭＲ素子を構成する各層の面に対してほぼ平行な方向に流すＣＩＰ（Current In Plane）タイプでもよいし、磁気的信号検出用の電流を、ＧＭＲ素子を構成する各層の面に対してほぼ垂直な方向に流すＣＰＰ（Current Perpendicular to Plane）タイプでもよい。

熱アシスト磁気記録ヘッドは、更に、上部シールドギャップ膜７の上に配置された磁性材料よりなる上部シールド層８と、上部シールドギャップ膜７の上において上部シールド層８の周囲に配置された絶縁層９とを備えている。絶縁層９は、例えばアルミナによって形成されている。下部シールド層３から上部シールド層８までの部分は、再生ヘッドを構成する。

熱アシスト磁気記録ヘッドは、更に、非磁性材料よりなり、上部シールド層８および絶縁層９の上に配置された非磁性層１０と、非磁性層１０の上に配置された磁性材料よりなるリターン磁極層１１と、非磁性層１０の上においてリターン磁極層１１の周囲に配置された絶縁層１２とを備えている。リターン磁極層１１は、媒体対向面４０に配置された端面を有している。非磁性層１０および絶縁層１２は、例えばアルミナによって形成されている。

熱アシスト磁気記録ヘッドは、更に、媒体対向面４０から離れた位置においてリターン磁極層１１の一部の上に配置された２つの連結部１３Ａ，１３Ｂと、リターン磁極層１１の他の部分および絶縁層１２の上に配置された絶縁層１４と、この絶縁層１４の上に配置されたコイル１５とを備えている。連結部１３Ａ，１３Ｂは、磁性材料によって形成されている。連結部１３Ａ，１３Ｂは、それぞれ、リターン磁極層１１の上に配置された第１層と、この第１層の上に順に配置された第２層、第３層および第４層とを有している。連結部１３Ａの第１層と連結部１３Ｂの第１層は、トラック幅方向（Ｘ方向）に並ぶように配置されている。コイル１５は、平面渦巻き形状をなし、連結部１３Ａ，１３Ｂの第１層を中心として巻回されている。コイル１５は、銅等の導電材料によって形成されている。絶縁層１４は、例えばアルミナによって形成されている。

熱アシスト磁気記録ヘッドは、更に、コイル１５の巻線間に配置された絶縁層１６と、コイル１５の周囲に配置された絶縁層１７と、コイル１５および絶縁層１６，１７の上に配置された絶縁層１８とを備えている。絶縁層１６は、例えばフォトレジストによって形成されている。絶縁層１７，１８は、例えばアルミナによって形成されている。連結部１３Ａ，１３Ｂの第１層は、絶縁層１４，１７に埋め込まれている。

熱アシスト磁気記録ヘッドは、更に、コア２０と、コア２０の周囲に配置されたクラッドとを有する導波路を備えている。コア２０は、媒体対向面４０により近い端面２０ａと、上面２０ｂとを有している。端面２０ａは、媒体対向面４０に配置されていてもよいし、媒体対向面４０から離れた位置に配置されていてもよい。図２および図３には、端面２０ａが媒体対向面４０に配置された例を示している。

クラッドは、クラッド層１９，２１と、上面２２ａを有する誘電体層２２とを含んでいる。クラッド層１９は、絶縁層１８の上に配置されている。コア２０は、クラッド層１９の上に配置されている。クラッド層２１は、クラッド層１９の上においてコア２０の周囲に配置されている。コア２０の上面２０ｂおよびクラッド層２１の上面は平坦化されている。誘電体層２２は、コア２０の上面２０ｂおよびクラッド層２１の上面の上に配置されている。

コア２０は、近接場光の発生に用いられるレーザ光を通過させる誘電体材料によって形成されている。コア２０には、図示しないレーザダイオードから出射されたレーザ光が入射され、このレーザ光はコア２０内を伝播する。クラッド層１９，２１および誘電体層２２は、コア２０の屈折率よりも小さい屈折率を有する誘電体材料によって形成されている。コア２０の材料としては、例えば、Ｔａ_２Ｏ_５等の酸化タンタルやＳｉＯＮが用いられる。クラッド層１９，２１および誘電体層２２の材料としては、例えばアルミナ、ＳｉＯ_２またはＳｉＯＮが用いられる。

連結部１３Ａ，１３Ｂの第２層は、絶縁層１８およびクラッド層１９に埋め込まれている。連結部１３Ａ，１３Ｂの第３層は、クラッド層２１に埋め込まれている。連結部１３Ａの第３層と連結部１３Ｂの第３層は、コア２０のトラック幅方向（Ｘ方向）の両側において、コア２０に対して間隔をあけて配置されている。

熱アシスト磁気記録ヘッドは、更に、誘電体層２２の上面２２ａの上に配置された誘電体層２３を備えている。誘電体層２２と誘電体層２３とを合わせたものが、本発明における「誘電体層」に対応する。以下、誘電体層２２と誘電体層２３とを合わせたものを誘電体層３３と表す。図３に示したように、誘電体層３３は、上面３３ａと、この上面３３ａで開口すると共にコア２０の上面２０ｂの上方に配置された溝部３３ｂとを有している。上面３３ａは、誘電体層２３の上面によって構成されている。溝部３３ｂは、媒体対向面４０の近傍においてトラック幅方向（Ｘ方向）に所定の間隔を開けて配置された第１および第２の側壁と、第１の側壁の媒体対向面４０とは反対側の端部に連結された第３の側壁と、第２の側壁の媒体対向面４０とは反対側の端部に連結された第４の側壁と、底面とを有している。溝部３３ｂの底面は、誘電体層２２の上面２２ａの一部によって構成されている。第１および第２の側壁の各々が誘電体層３３の上面３３ａに垂直な方向に対してなす角度は、０°〜１５°の範囲内であることが好ましく、０°〜１０°の範囲内であることがより好ましい。誘電体層２３の材料としては、例えばアルミナ、ＳｉＯ_２またはＳｉＯＮが用いられる。

熱アシスト磁気記録ヘッドは、更に、誘電体層３３の溝部３３ｂ内に配置された誘電体膜２４を備えている。誘電体膜２４は、溝部３３ｂの第１および第３の側壁に沿って配置された第１の部分と、溝部３３ｂの第２および第４の側壁に沿って配置された第２の部分とを含んでいる。誘電体膜２４の材料としては、例えば、アルミナ、酸化タンタル、ＳｉＯ_２、ＢｅＯ、Ｎｂ_２Ｏ_５等の酸化ニオブ、ＺｒＯ_２等の酸化ジルコニウム、ＨｆＯ_２等の酸化ハフニウムのいずれかが用いられる。

熱アシスト磁気記録ヘッドは、更に、プラズモンジェネレータ５０を備えている。プラズモンジェネレータ５０は、コア２０の上面２０ｂとの間に誘電体層２２が介在し、溝部３３ｂの第１および第３の側壁との間に誘電体膜２４の第１の部分が介在し、溝部３３ｂの第２および第４の側壁との間に誘電体膜２４の第２の部分が介在するように配置されている。プラズモンジェネレータ５０は、金属によって形成されている。具体的には、プラズモンジェネレータ５０は、例えば、Ａｕ、Ａｇ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｉｒのいずれか、またはこれらのうちの複数の元素よりなる合金によって形成されている。プラズモンジェネレータ５０の形状については、後で詳しく説明する。

熱アシスト磁気記録ヘッドは、更に、プラズモンジェネレータ５０、誘電体層２３および誘電体膜２４の上に配置された誘電体層２５と、誘電体層２５の上において、コア２０との間にプラズモンジェネレータ５０を挟む位置に配置された磁性材料よりなる主磁極２６と、主磁極２６の周囲に配置された誘電体層２７とを備えている。連結部１３Ａ，１３Ｂの第４層は、誘電体層２２，２３，２５，２７に埋め込まれている。主磁極２６、誘電体層２７および連結部１３Ａ，１３Ｂの第４層の上面は平坦化されている。誘電体層２５は、例えばアルミナによって形成されている。誘電体層２７は、例えばＳｉＯ_２によって形成されている。主磁極２６の形状については、後で詳しく説明する。

熱アシスト磁気記録ヘッドは、更に、誘電体層２７の上に配置されたコイル２８と、コイル２８を覆うように配置された絶縁層２９と、主磁極２６、連結部１３Ａ，１３Ｂ、誘電体層２７および絶縁層２９の上に配置された磁性材料よりなるヨーク層３０とを備えている。ヨーク層３０は、主磁極２６と連結部１３Ａ，１３Ｂを磁気的に連結している。コイル２８は、平面渦巻き形状をなし、ヨーク層３０のうち連結部１３Ａ，１３Ｂの上に配置された部分を中心として巻回されている。コイル２８は、銅等の導電材料によって形成されている。絶縁層２９は、例えばフォトレジストによって形成されている。

熱アシスト磁気記録ヘッドは、更に、ヨーク層３０を覆うように配置された保護層３１を備えている。保護層３１は、例えばアルミナによって形成されている。

リターン磁極層１１からヨーク層３０までの部分は、記録ヘッドを構成する。コイル１５，２８は、記録媒体に記録する情報に応じた磁界を発生する。リターン磁極層１１、連結部１３Ａ，１３Ｂ、ヨーク層３０および主磁極２６は、コイル１５，２８が発生する磁界に対応した磁束を通過させる磁路を形成する。コイル１５，２８は、主磁極２６において、コイル１５によって発生された磁界に対応する磁束とコイル２８によって発生された磁界に対応する磁束が同じ方向に流れるように、直列または並列に接続されている。主磁極２６は、コイル１５によって発生された磁界に対応する磁束とコイル２８によって発生された磁界に対応する磁束とを通過させて、垂直磁気記録方式によって情報を記録媒体に記録するための記録磁界を発生する。

以上説明したように、本実施の形態に係る熱アシスト磁気記録ヘッドは、記録媒体に対向する媒体対向面４０と再生ヘッドと記録ヘッドとを備えている。再生ヘッドと記録ヘッドは、基板１の上に積層されている。記録ヘッドは、再生ヘッドに対して、記録媒体の進行方向（Ｚ方向）の前側（トレーリング側）に配置されている。

再生ヘッドは、再生素子としてのＭＲ素子６と、媒体対向面４０側の一部がＭＲ素子６を挟んで対向するように配置された、ＭＲ素子６をシールドするための下部シールド層３および上部シールド層８と、ＭＲ素子６と下部シールド層３との間に配置された下部シールドギャップ膜５と、ＭＲ素子６と上部シールド層８との間に配置された上部シールドギャップ膜７とを備えている。

記録ヘッドは、コイル１５，２８と、主磁極２６と、導波路と、プラズモンジェネレータ５０とを備えている。導波路は、光を伝播させるコア２０と、コア２０の周囲に配置されたクラッドとを有している。本実施の形態では、特に、コア２０は、図示しないレーザダイオードから出射されたレーザ光を伝播させる。クラッドは、クラッド層１９，２１と誘電体層２２とを含んでいる。

コア２０は、上面２０ｂを有している。誘電体層２２は、上面２２ａを有し、コア２０の上面２０ｂおよびクラッド層２１の上面の上に配置されている。プラズモンジェネレータ５０は、コア２０との間に誘電体層２２が介在するように、コア２０の上面２０ｂの上方に配置されている。

次に、図１を参照して、プラズモンジェネレータ５０の形状について詳しく説明する。図１は、熱アシスト磁気記録ヘッドの要部を示す斜視図である。図１に示したように、プラズモンジェネレータ５０は、媒体対向面４０の近傍に配置された伝播部５１と、この伝播部５１よりも媒体対向面４０から遠い位置に配置された幅変化部分５２とを備えている。

伝播部５１は、下面５１ａと、その反対側の上面５１ｂと、互いに反対側に位置して下面５１ａと上面５１ｂとを連結する第１の側面５１ｃおよび第２の側面５１ｄと、媒体対向面４０に配置され、下面５１ａ、上面５１ｂ、第１の側面５１ｃおよび第２の側面５１ｄを連結する前端面５１ｅとを有している。

下面５１ａは、溝部３３ｂの底面の一部、すなわち誘電体層２２の上面２２ａの一部に接している。また、下面５１ａは、基板１の上面１ａに平行であり、コア２０の上面２０ｂに対して所定の間隔をもって対向している。図示しないが、第１および第２の側面５１ｃ，５１ｄは、それぞれ、溝部３３ｂの第１および第２の側壁に向いている。第１の側面５１ｃと溝部３３ｂの第１の側壁との間には、誘電体膜２４の第１の部分の一部が介在している。第２の側面５１ｄと溝部３３ｂの第２の側壁との間には、誘電体膜２４の第２の部分の一部が介在している。前端面５１ｅは、下面５１ａの一端に位置し、表面プラズモンに基づいて近接場光を発生する近接場光発生部５１ｇを含んでいる。

上面５１ｂは、傾斜部５１ｂ１を含んでいる。傾斜部５１ｂ１における任意の位置の伝播部５１の下面５１ａからの距離は、任意の位置が前端面５１ｅに近づくに従って小さくなっている。上面５１ｂは、傾斜部５１ｂ１に対して媒体対向面４０により近い位置または媒体対向面４０からより遠い位置に配置されて傾斜部５１ｂ１に続く平坦部を含んでいてもよい。この平坦部は、下面５１ａに平行である。

媒体対向面４０に平行な伝播部５１の断面の形状は、矩形であってもよいし、上底が下底よりも長い台形であってもよい。媒体対向面４０および基板１の上面１ａに平行な方向（Ｘ方向）についての伝播部５１の幅は、媒体対向面４０からの距離によらずに一定であってもよいし、媒体対向面４０に近づくに従って小さくなっていてもよい。前端面５１ｅの幅（トラック幅方向（Ｘ方向）の寸法）は、媒体対向面４０における伝播部５１の幅によって規定される。前端面５１ｅの幅は、例えば５〜４０ｎｍの範囲内である。また、前端面５１ｅの高さ（Ｚ方向の寸法）は、媒体対向面４０における伝播部５１の高さによって規定される。前端面５１ｅの高さは、例えば５〜４０ｎｍの範囲内である。

幅変化部分５２は、伝播部５１に対して前端面５１ｅとは反対側に位置して伝播部５１に連結されている。幅変化部分５２は、下面５２ａと、その反対側の上面５２ｂと、互いに反対側に位置して下面５２ａと上面５２ｂとを連結する第１の側面５２ｃおよび第２の側面５２ｄと、下面５２ａ、上面５２ｂ、第１の側面５２ｃおよび第２の側面５２ｄを連結する後端面５２ｅとを有している。

下面５２ａは、伝播部５１の下面５１ａに連続するように、下面５１ａに対して媒体対向面４０からより遠い位置に配置されている。上面５２ｂは、伝播部５１の上面５１ｂに連続するように、上面５１ｂに対して媒体対向面４０からより遠い位置に配置されている。第１の側面５２ｃは、伝播部５１の第１の側面５１ｃに連続するように、第１の側面５１ｃに対して媒体対向面４０からより遠い位置に配置されている。第２の側面５２ｄは、伝播部５１の第２の側面５１ｄに連続するように、第２の側面５１ｄに対して媒体対向面４０からより遠い位置に配置されている。

下面５２ａは、溝部３３ｂの底面の他の一部、すなわち誘電体層２２の上面２２ａの他の一部に接している。図示しないが、第１および第２の側面５２ｃ，５２ｄは、それぞれ、溝部３３ｂの第３および第４の側壁に向いている。第１の側面５２ｃと溝部３３ｂの第３の側壁との間には、誘電体膜２４の第１の部分の他の一部が介在している。第２の側面５２ｄと溝部３３ｂの第４の側壁との間には、誘電体膜２４の第２の部分の他の一部が介在している。

媒体対向面４０に平行な幅変化部分５２の断面の形状は、矩形であってもよいし、上底が下底よりも長い台形であってもよい。幅変化部分５２は、伝播部５１の下面５１ａおよび前端面５１ｅに平行な方向（媒体対向面４０および基板１の上面１ａに平行な方向と同じ）についての幅を有している。この幅は、前端面５１ｅに近づくに従って小さくなり、伝播部５１との境界の位置では伝播部５１の幅と等しくなっている。コア２０の上面２０ｂに対向する幅変化部分５２の下面５２ａの幅は、媒体対向面４０に近づくに従って小さくなり、伝播部５１の下面５１ａとの境界の位置では、下面５１ａの幅と等しくなっている。

次に、図１および図２を参照して、主磁極２６の形状の一例について説明する。主磁極２６は、媒体対向面４０に配置された前端面と、前端面とは反対側の後端面と、下面と、上面と、２つの側面とを有している。主磁極２６の下面の一部は、誘電体層２５を介して伝播部５１の上面５１ｂの傾斜部５１ｂ１に対向している。主磁極２６の下面における任意の位置の基板１の上面１ａからの距離は、任意の位置が媒体対向面４０から離れるに従って大きくなっている。なお、主磁極２６の形状は、図１および図２を参照して説明した上記の例に限られない。

次に、本実施の形態における近接場光発生の原理と、近接場光を用いた熱アシスト磁気記録の原理について詳しく説明する。図示しないレーザダイオードから出射されたレーザ光はコア２０に入射される。図２に示したように、レーザ光６０は、コア２０内を媒体対向面４０に向けて伝播して、プラズモンジェネレータ５０の近傍に達する。ここで、コア２０の上面２０ｂにおいて、レーザ光６０が全反射することによって、誘電体層２２内にしみ出すエバネッセント光が発生する。そして、プラズモンジェネレータ５０の少なくとも幅変化部分５２の下面５２ａにおいて、上記エバネッセント光と結合することによって、表面プラズモンが励起される。

幅変化部分５２の下面５２ａに励起された表面プラズモンは、下面５２ａを伝播して伝播部５１の下面５１ａに到達し、更に下面５１ａを伝播して近接場光発生部５１ｇに到達する。その結果、近接場光発生部５１ｇにおいて表面プラズモンが集中し、この表面プラズモンに基づいて、近接場光発生部５１ｇから近接場光が発生する。この近接場光は、記録媒体に向けて照射され、記録媒体の表面に達し、記録媒体の磁気記録層の一部を加熱する。これにより、その磁気記録層の一部の保磁力が低下する。熱アシスト磁気記録では、このようにして保磁力が低下した磁気記録層の一部に対して、主磁極２６より発生される記録磁界を印加することによってデータの記録が行われる。

次に、図２および図３を参照して、本実施の形態における熱アシスト磁気記録ヘッドの製造方法について説明する。本実施の形態における熱アシスト磁気記録ヘッドの製造方法は、複数の熱アシスト磁気記録ヘッドの基板１となる部分を含む基板上に、複数の熱アシスト磁気記録ヘッドの基板１以外の構成要素を形成して、それぞれ後に熱アシスト磁気記録ヘッドとなるヘッド予定部が複数列に配列された基礎構造物を作製する工程と、この基礎構造物を切断することによって複数のヘッド予定部を互いに分離して、複数の熱アシスト磁気記録ヘッドを形成する工程とを備えている。複数の熱アシスト磁気記録ヘッドを形成する工程では、切断によって形成された面を研磨して媒体対向面４０を形成する。

以下、１つの熱アシスト磁気記録ヘッドに注目して、本実施の形態に係る熱アシスト磁気記録ヘッドの製造方法を更に詳しく説明する。本実施の形態に係る熱アシスト磁気記録ヘッドの製造方法では、まず、基板１の上に絶縁層２を形成する。次に、絶縁層２の上に下部シールド層３を形成する。次に、下部シールド層３を覆うように絶縁層４を形成する。次に、例えば化学機械研磨（以下、ＣＭＰと記す。）によって、下部シールド層３が露出するまで絶縁層４を研磨する。

次に、下部シールド層３および絶縁層４の上に下部シールドギャップ膜５を形成する。次に、下部シールドギャップ膜５の上にＭＲ素子６と、ＭＲ素子６に接続される図示しない２つのリードとを形成する。次に、ＭＲ素子６およびリードを覆うように上部シールドギャップ膜７を形成する。次に、上部シールドギャップ膜７の上に上部シールド層８を形成する。次に、上部シールド層８を覆うように絶縁層９を形成する。次に、例えばＣＭＰによって、上部シールド層８が露出するまで絶縁層９を研磨する。

次に、上部シールド層８および絶縁層９の上に非磁性層１０を形成する。次に、非磁性層１０の上にリターン磁極層１１を形成する。次に、リターン磁極層１１を覆うように絶縁層１２を形成する。次に、例えばＣＭＰによって、リターン磁極層１１が露出するまで絶縁層１２を研磨する。次に、リターン磁極層１１および絶縁層１２の上に、絶縁層１４を形成する。

次に、絶縁層１４を選択的にエッチングして、絶縁層１４に、リターン磁極層１１の上面を露出させる２つの開口部を形成する。次に、リターン磁極層１１の上に、連結部１３Ａ，１３Ｂのそれぞれの第１層を形成する。次に、絶縁層１４の上にコイル１５を形成する。次に、コイル１５の巻線間に絶縁層１６を形成する。次に、積層体の上面全体の上に、絶縁層１７を形成する。次に、例えばＣＭＰによって、連結部１３Ａ，１３Ｂのそれぞれの第１層、コイル１５および絶縁層１６が露出するまで絶縁層１７を研磨して、連結部１３Ａ，１３Ｂのそれぞれの第１層、コイル１５および絶縁層１６，１７の上面を平坦化する。次に、連結部１３Ａ，１３Ｂのそれぞれの第１層、コイル１５および絶縁層１６，１７の上に、絶縁層１８を形成する。

次に、絶縁層１８を選択的にエッチングして、絶縁層１８に、連結部１３Ａ，１３Ｂのそれぞれの第１層の上面を露出させる２つの開口部を形成する。次に、連結部１３Ａ，１３Ｂのそれぞれの第１層の上に、連結部１３Ａ，１３Ｂのそれぞれの第２層を形成する。次に、連結部１３Ａ，１３Ｂのそれぞれの第２層を覆うようにクラッド層１９を形成する。次に、例えばＣＭＰによって、連結部１３Ａ，１３Ｂのそれぞれの第２層が露出するまでクラッド層１９を研磨する。

次に、連結部１３Ａ，１３Ｂのそれぞれの第２層の上に、連結部１３Ａ，１３Ｂのそれぞれの第３層を形成する。次に、クラッド層１９の上にコア２０を形成する。次に、積層体の上面全体の上に、クラッド層２１を形成する。次に、例えばＣＭＰによって、連結部１３Ａ，１３Ｂのそれぞれの第３層およびコア２０が露出するまでクラッド層２１を研磨して、連結部１３Ａ，１３Ｂのそれぞれの第３層、コア２０およびクラッド層２１の上面を平坦化する。次に、連結部１３Ａ，１３Ｂのそれぞれの第３層、コア２０およびクラッド層２１の上に、誘電体層２２を形成する。次に、誘電体層２２の上に、誘電体層２３、誘電体膜２４およびプラズモンジェネレータ５０を形成する。誘電体層２３、誘電体膜２４およびプラズモンジェネレータ５０を形成する工程については、後で詳しく説明する。

次に、誘電体層２３、誘電体膜２４およびプラズモンジェネレータ５０の上に誘電体層２５を形成する。次に、誘電体層２２，２３，２５を選択的にエッチングして、誘電体層２２，２３，２５に、連結部１３Ａ，１３Ｂのそれぞれの第３層の上面を露出させる開口部を形成する。次に、連結部１３Ａ，１３Ｂのそれぞれの第３層の上に、連結部１３Ａ，１３Ｂのそれぞれの第４層を形成する。次に、連結部１３Ａ，１３Ｂのそれぞれの第４層を覆うように誘電体層２７を形成する。次に、例えばＣＭＰによって、連結部１３Ａ，１３Ｂのそれぞれの第４層が露出するまで誘電体層２７を研磨する。

次に、例えば反応性イオンエッチング（以下、ＲＩＥと記す。）またはイオンビームエッチング（以下、ＩＢＥと記す。）によって、誘電体層２７をテーパエッチングして、誘電体層２７に、主磁極２６を収容する収容部を形成する。次に、誘電体層２７の収容部内に主磁極２６を形成する。次に、誘電体層２７の上にコイル２８を形成する。次に、コイル２８を覆うように絶縁層２９を形成する。次に、主磁極２６、連結部１３Ａ，１３Ｂのそれぞれの第４層、誘電体層２７および絶縁層２９の上に、ヨーク層３０を形成する。次に、ヨーク層３０を覆うように保護層３１を形成する。次に、保護層３１の上面に配線や端子等を形成する。

このようにして、基礎構造物が完成したら、この基礎構造物を切断することによって複数のヘッド予定部を互いに分離し、媒体対向面４０の研磨、浮上用レールの作製等を行って、熱アシスト磁気記録ヘッドが完成する。

次に、本実施の形態に係る近接場光発生器の製造方法について説明する。本実施の形態に係る近接場光発生器の製造方法は、導波路を形成する工程と、誘電体層３３を形成する工程と、誘電体膜２４を形成する工程と、プラズモンジェネレータ５０を形成する工程とを備えている。導波路を形成する工程は、クラッド層１９を形成する工程と、コア２０を形成する工程と、クラッド層２１を形成する工程と、誘電体層２２を形成する工程とを含んでいる。

以下、図４ないし図１１を参照して、誘電体層２２を形成した後、プラズモンジェネレータ５０を形成するまでの工程について説明する。以下の説明は、本実施の形態に係るプラズモンジェネレータ５０の製造方法の説明を含んでいる。図４ないし図１１は、近接場光発生器の製造過程における積層体の、媒体対向面４０が形成される予定の位置における断面を示している。

図４は、誘電体層２２を形成した後の工程を示している。この工程では、まず、誘電体層２２の上面２２ａの上に誘電体層２３を形成する。これにより、誘電体層２２と誘電体層２３を合わせたものである誘電体層３３が形成される。誘電体層３３は、上面３３ａを有している。次に、フォトリソグラフィを用いて、誘電体層３３の上面３３ａ上にエッチングマスク６１を形成する。エッチングマスク６１は、具体的には、例えば以下のようにして形成される。まず、誘電体層３３の上面３３ａの上に、エッチングマスク材料層を形成する。次に、エッチングマスク材料層の上に、後に形成されるプラズモンジェネレータ５０の平面形状に対応した形状の開口部を有するフォトレジストマスクを形成する。このフォトレジストマスクは、フォトリソグラフィによってフォトレジスト層をパターニングして形成する。次に、フォトレジストマスクをエッチングマスクとして用いて、例えばＩＢＥによって、エッチングマスク材料層のうちフォトレジストマスクの開口部から露出する部分を除去する。これにより、エッチングマスク材料層に、プラズモンジェネレータ５０の平面形状に対応した形状の開口部６１ａが形成されて、エッチングマスク材料層はエッチングマスク６１となる。次に、図示しないフォトレジストマスクを除去する。エッチングマスク６１の材料としては、例えばＲｕが用いられる。

図５は、次の工程を示す。この工程では、エッチングマスク６１を用いて、例えばＲＩＥによって、誘電体層３３をエッチングして、誘電体層３３に、上面３３ａで開口する溝部３３ｂを形成する。この工程では、特に、誘電体層３３を構成する誘電体層２２，２３のうち、誘電体層２３のみをエッチングする。図５において、符号３３ｂ１は溝部３３ｂの第１の側壁を示し、符号３３ｂ２は溝部３３ｂの第２の側壁を示し、符号３３ｂ３は溝部３３ｂの底面を示している。底面３３ｂ３は、誘電体層２２の上面２２ａの一部によって形成される。

誘電体層２３がアルミナによって構成されている場合には、誘電体層２３をＲＩＥによってエッチングする際のエッチングガスとしては、例えば、Ｃｌ_２およびＢＣｌ_３を含むガスが用いられる。誘電体層２３がＳｉＯ_２またはＳｉＯＮによって構成されている場合には、誘電体層２３をＲＩＥによってエッチングする際のエッチングガスとしては、例えば、Ｃｌ_２およびＢＣｌ_３を含むガスまたはＣＦ_４を含むガスが用いられる。

図６は、次の工程を示す。この工程では、例えば原子層堆積法（ＡＬＤ）または化学的気相成長法（ＣＶＤ）によって、溝部３３ｂ内に誘電体膜２４を形成する。誘電体膜２４は、エッチングマスク６１の上面、開口部６１ａの壁面、ならびに、溝部３３ｂの第１の側壁３３ｂ１、第２の側壁３３ｂ２、第３の側壁、第４の側壁および底面３３ｂ３を覆うように形成される。

図７は、次の工程を示す。この工程では、例えばＲＩＥによって、エッチングマスク６１の上面と、溝部３３ｂの底面３３ｂ３の一部が露出するように、誘電体膜２４の一部をエッチングする。具体的には、誘電体膜２４のうち、エッチングマスク６１の上面の上に配置された部分と、溝部３３ｂの底面３３ｂ３の上に配置された部分の一部をエッチングして除去する。図７において、符号２４１は、誘電体膜２４の第１の部分を示し、符号２４２は、誘電体膜２４の第２の部分を示し、符号７０は、後に形成されるプラズモンジェネレータ５０を収容するための収容部を示している。収容部７０は、溝部３３ｂと誘電体膜２４とによって形成される。

この工程によって誘電体層３３の溝部３３ｂの底面の一部が露出することにより、コア２０の上面２０ｂと、後に形成されるプラズモンジェネレータ５０の下面との間隔が、誘電体層２２の厚みによって規定される。この間隔を調整するために、誘電体膜２４の一部をエッチングするのと同時に、誘電体層２２の一部をエッチングしてもよい。

また、この工程では、誘電体膜２４において、溝部３３ｂの底面から最も遠い位置における第１の部分２４１と第２の部分２４２の間隔が、溝部３３ｂの底面に最も近い位置における第１の部分２４１と第２の部分２４２の間隔よりも大きくなるように、誘電体膜２４の一部をエッチングする。具体的には、誘電体膜２４のうち、開口部６１ａの壁面を覆う部分と、その近傍の部分をエッチングする。

図８は、次の工程を示す。この工程では、例えばＲＩＥによって、エッチングマスク６１を除去する。エッチングマスク６１をＲＩＥによってエッチングする際のエッチングガスとしては、例えば、Ｏ_２を含むガスが用いられる。これにより、ＲＩＥによってエッチングマスク６１を除去する際に、誘電体層２２，２３および誘電体膜２４を構成する材料として用いられるアルミナ、ＳｉＯ_２や、誘電体層２２，２３を構成する材料として用いられるＳｉＯＮがエッチングされることを防止することができる。

図９は、次の工程を示す。この工程では、収容部７０の少なくとも一部を埋めるように、後にプラズモンジェネレータ５０となる金属膜５０Ｐを形成する。図９に示したように、金属膜５０Ｐは、誘電体層３３の上面３３ａの上にも形成される。

次に、金属膜５０Ｐにおける、溝部３３ｂの底面３３ｂ３から離れた一部を除去する。以下、この工程について、図１０および図１１を参照して説明する。この工程では、まず、図１０に示したように、誘電体層３３、誘電体膜２４および金属膜５０Ｐのそれぞれにおける、溝部３３ｂの底面３３ｂ３から離れた一部を、研磨によって除去する。この研磨は、例えばＣＭＰによって、誘電体層３３、誘電体膜２４および金属膜５０Ｐが所望の厚みになるまで行われる。

図１１は、次の工程を示す。この工程では、研磨後の金属膜５０Ｐの上面に傾斜部５１ｂ１が形成されるように、研磨後の誘電体層３３、誘電体膜２４および金属膜５０Ｐのそれぞれにおける、溝部３３ｂの底面３３ｂ３から離れた一部を、エッチングによって除去する。このエッチングは、例えば以下のようにして行われる。まず、研磨後の金属膜５０Ｐの上面のうち、少なくとも、後に幅変化部分５２の上面５２ｂとなる部分を覆うフォトレジストマスクを形成する。このフォトレジストマスクは、フォトリソグラフィによってフォトレジスト層をパターニングして形成する。次に、このフォトレジストマスクをエッチングマスクとして用いて、例えばＩＢＥによって、研磨後の誘電体層３３、誘電体膜２４および金属膜５０Ｐのそれぞれにおける、溝部３３ｂの底面から離れた一部のうち、フォトレジストマスクによって覆われていない部分をテーパエッチングする。これにより、傾斜部５１ｂ１が形成される。次に、フォトレジストマスクを除去する。以上の一連の工程により、プラズモンジェネレータ５０が完成する。

以上説明したように、本実施の形態に係る近接場光発生器の製造方法ならびにプラズモンジェネレータ５０の製造方法は、プラズモンジェネレータ５０を収容するための収容部７０を形成する工程と、収容部７０内に収容されるように、プラズモンジェネレータ５０を形成する工程とを備えている。収容部７０を形成する工程は、上面３３ａを有する誘電体層３３（誘電体層２２，２３）を形成する工程と、フォトリソグラフィを用いて、誘電体層３３の上面３３ａ上にエッチングマスク６１を形成する工程と、エッチングマスク６１を用いて、誘電体層３３をエッチングして、誘電体層３３に、上面３３ａで開口する溝部３３ｂを形成する工程と、溝部３３ｂ内に誘電体膜２４を形成する工程とを含んでいる。

収容部７０は、溝部３３ｂと誘電体膜２４とによって形成される。溝部３３ｂは、伝播部５１の第１の側面５１ｃに向いた第１の側壁３３ｂ１と、伝播部５１の第２の側面５１ｄに向いた第２の側壁３３ｂ２と、伝播部５１の下面５１ａに向いた底面３３ｂ３とを有している。本実施の形態では、溝部３３ｂの底面３３ｂ３は、誘電体層２２の上面２２ａの一部によって構成されている。第１および第２の側壁３３ｂ１，３３ｂ２の各々が誘電体層３３の上面３３ａに垂直な方向に対してなす角度は０°〜１５°の範囲内である。誘電体膜２４は、第１の側壁３３ｂ１と第１の側面５１ｃとの間に介在する第１の部分２４１と、第２の側壁３３ｂ２と第２の側面５１ｄとの間に介在する第２の部分２４２とを含んでいる。

本実施の形態では、溝部３３ｂはエッチングマスク６１を用いて形成され、エッチングマスク６１はフォトリソグラフィを用いて形成される。従って、溝部３３ｂの最小幅である第１の側壁３３ｂ１と第２の側壁３３ｂ２の間隔は、フォトリソグラフィによる限界に依存する。本実施の形態によれば、誘電体膜２４の第１の部分２４１が第１の側壁３３ｂ１と第１の側面５１ｃとの間に介在し、誘電体膜２４の第２の部分２４２が第２の側壁３３ｂ２と第２の側面５１ｄとの間に介在することから、伝播部５１の第１の側面５１ｃと第２の側面５１ｄの間隔、すなわち伝播部５１の幅は、第１の側壁３３ｂ１と第２の側壁３３ｂ２の間隔よりも小さくなる。従って、本実施の形態によれば、フォトリソグラフィによる限界に依存せずに、近接場光発生部５１ｇを含む前端面５１ｅの幅が小さなプラズモンジェネレータ５０を製造することが可能になる。

また、本実施の形態では、溝部３３ｂは、伝播部５１の下面５１ａに向いた底面３３ｂ３を有している。更に、溝部３３ｂの第１および第２の側壁３３ｂ１，３３ｂ２が誘電体層３３の上面３３ａに垂直な方向に対してなす角度が０°〜１５°の範囲内であることから、第１の側壁３３ｂ１と第２の側壁３３ｂ２の間隔は、開口部から底面３３ｂ３にかけて大きくは変化しない。これらのことから、本実施の形態では、溝部３３ｂの底部３３ｂ３近傍の部分の形状のばらつきは小さくなる。その結果、本実施の形態によれば、上述のように前端面５１ｅの幅が小さなプラズモンジェネレータ５０を安定して製造することが可能になる。

また、本実施の形態では、誘電体膜２４を形成する工程は、溝部３３ｂの第１の側壁３３ｂ１、第２の側壁３３ｂ２および底面３３ｂ３を覆うように誘電体膜２４を形成する。収容部７０を形成する工程は、更に、誘電体膜２４を形成する工程の後で、溝部３３ｂの底面３３ｂ３の一部が露出するように誘電体膜２４の一部をエッチングする工程を含んでいる。伝播部５１の下面５１ａは、露出した溝部３３ｂの底面３３ｂ３の一部に接する。

誘電体膜２４の一部をエッチングする工程は、誘電体膜２４において、溝部３３ｂの底面３３ｂ３から最も遠い位置における第１の部分２４１と第２の部分２４２の間隔が、溝部３３ｂの底面３３ｂ３に最も近い位置における第１の部分２４１と第２の部分２４２の間隔よりも大きくなるように、誘電体膜２４の一部をエッチングする。これにより、収容部７０の開口部を広くすることができる。本実施の形態では、その後、収容部７０の少なくとも一部を埋めるように、後にプラズモンジェネレータ５０となる金属膜５０Ｐを形成する。本実施の形態によれば、上述のように収容部７０の開口部を広くすることができることから、収容部７０が完全に埋まる前に、収容部７０の開口部が金属膜５０Ｐによって塞がれて、金属膜５０Ｐにキーホール等の欠陥が生じることを防止することができる。その結果、プラズモンジェネレータ５０にキーホール等の欠陥が生じることを防止することができる。

また、本実施の形態では、プラズモンジェネレータ５０を形成する工程は、収容部７０の少なくとも一部を埋めるように金属膜５０Ｐを形成する工程と、金属膜５０Ｐにおける、溝部３３ｂの底面３３ｂ３から離れた一部を除去する工程とを含んでいる。金属膜５０Ｐの一部を除去する工程は、誘電体層３３、誘電体膜２４および金属膜５０Ｐのそれぞれにおける、溝部３３ｂの底面３３ｂ３から離れた一部を、研磨によって除去する工程を含んでいる。これにより、本実施の形態によれば、前端面５１ｅの高さが小さなプラズモンジェネレータ５０を製造することが可能になる。

本実施の形態では、前述のように、誘電体膜２４の一部をエッチングする工程によって収容部７０の開口部が広げられる。そのため、プラズモンジェネレータ５０を形成する工程が金属膜５０Ｐの一部を除去する工程を含まない場合には、収容部７０の開口部近傍において金属膜５０Ｐの幅が部分的に大きくなる。本実施の形態によれば、プラズモンジェネレータ５０を形成する工程が金属膜５０Ｐの一部を除去する工程を含むことにより、金属膜５０Ｐのうち、収容部７０の開口部近傍の幅が大きい部分を除去することができる。これにより、本実施の形態によれば、欠陥がなく、且つ前端面５１ｅの幅および高さが小さなプラズモンジェネレータ５０を製造することが可能になる。

また、本実施の形態では、金属膜５０Ｐの一部を除去する工程は、研磨後の誘電体層３３、誘電体膜２４および金属膜５０Ｐのそれぞれにおける、溝部３３ｂの底面３３ｂ３から離れた一部を、エッチングによって除去する工程を含んでいる。これにより、本実施の形態によれば、前端面５１ｅの高さをより小さくすることができる。

次に、第１および第２の比較例の近接場光発生器の製造方法と比較しながら、本実施の効果について更に説明する。始めに、図１２を参照して、第１の比較例の近接場光発生器の製造方法について説明する。図１２は、第１の比較例の近接場光発生器の製造方法における一工程を示す断面図である。図１２は、近接場光発生器の製造過程における積層体の、媒体対向面４０が形成される予定の位置における断面を示している。

第１の比較例では、誘電体層２２を形成した後、誘電体層２２の上面２２ａの上に、後にプラズモンジェネレータ５０となる金属膜５０Ｐを形成する。次に、金属膜５０Ｐに、プラズモンジェネレータ５０の平面形状に対応した平面形状を有するエッチングマスク６２を形成する。このエッチングマスク６２は、フォトリソグラフィによってフォトレジスト層をパターニングして形成する。次に、エッチングマスク６２を用いて、例えばＩＢＥによって、金属膜５０Ｐのうちエッチングマスク６２の下に存在する部分以外の部分を除去する。

第１の比較例では、フォトリソグラフィによる限界により、エッチングマスク６２の幅を小さくすることは難しく、その結果、プラズモンジェネレータ５０の前端面５１ｅの幅を、４０ｎｍ以下になるように小さくすることは難しい。また、第１の比較例では、例えば、イオンビームの進行方向を、誘電体層２２の上面２２ａに垂直な方向に対して傾けながら、金属膜５０Ｐをエッチングすることもできる。しかし、第１の比較例では、仮に、上記のように金属膜５０Ｐをエッチングすることによって、プラズモンジェネレータ５０の前端面５１ｅの幅を、４０ｎｍ以下になるように小さくできても、プラズモンジェネレータ５０の周囲にプラズモンジェネレータ５０を保持するものが存在しないことから、プラズモンジェネレータ５０の一部が下地である誘電体層２２から剥離しやすくなるという問題が発生する。

これに対し、本実施の形態では、前述のように、溝部３３ｂの最小幅である第１の側壁３３ｂ１と第２の側壁３３ｂ２の間隔は、フォトリソグラフィによる限界に依存するが、誘電体膜２４の第１および第２の部分２４１，２４２によって、フォトリソグラフィによる限界に依存せずに、プラズモンジェネレータ５０の前端面５１ｅの幅を、４０ｎｍ以下になるように小さくすることができる。また、本実施の形態では、収容部７０によって保持された状態でプラズモンジェネレータ５０を形成することから、プラズモンジェネレータ５０の前端面５１ｅの幅を４０ｎｍ以下になるように小さくしても、プラズモンジェネレータ５０の一部が誘電体層２２から剥離するという問題は生じない。

次に、図１３を参照して、第２の比較例の近接場光発生器の製造方法について説明する。図１３は、第２の比較例の近接場光発生器の製造方法における一工程を示す断面図である。図１３は、近接場光発生器の製造過程における積層体の、媒体対向面４０が形成される予定の位置における断面を示している。

第２の比較例では、誘電体層３３に溝部３３ｂを形成した後、誘電体膜２４を形成せずに、溝部３３ｂの少なくとも一部を埋めるように、後にプラズモンジェネレータ５０となる金属膜５０Ｐを形成する。第２の比較例では、フォトリソグラフィによる限界により、溝部３３ｂの最小幅である第１の側壁３３ｂ１と第２の側壁３３ｂ２の間隔を小さくすることが難しく、その結果、プラズモンジェネレータ５０の前端面５１ｅの幅を、４０ｎｍ以下になるように小さくすることは難しい。

これに対し、本実施の形態では、前述のように、フォトリソグラフィによる限界に依存せずに、プラズモンジェネレータ５０の前端面５１ｅの幅を、４０ｎｍ以下になるように小さくすることができる。

以下、本実施の形態におけるその他の効果について説明する。本実施の形態では、プラズモンジェネレータ５０は、伝播部５１と幅変化部分５２とを有している。コア２０の上面２０ｂに対向する幅変化部分５２の下面５２ａの幅は、媒体対向面４０に近づくに従って小さくなり、下面５１ａとの境界の位置では、下面５１ａの幅と等しくなっている。本実施の形態によれば、幅変化部分５２が設けられていない場合に比べて、コア２０の上面２０ｂに対向するプラズモンジェネレータ５０の下面の面積を大きくして、より多くの表面プラズモンを励起させることができる。これにより、本実施の形態によれば、十分な強度の近接場光を発生させることが可能になる。

ところで、プラズモンジェネレータ５０の厚み（Ｚ方向の寸法）が小さくなると、表面プラズモンの励起効率が低下して、励起される表面プラズモンが少なくなる。そのため、プラズモンジェネレータ５０の厚みは、ある程度大きいことが好ましい。本実施の形態では、伝播部５１の上面５１ｂは、傾斜部５１ｂ１を含んでいる。傾斜部５１ｂ１における任意の位置の伝播部５１の下面５１ａからの距離は、任意の位置が前端面５１ｅに近づくに従って小さくなる。これにより、本実施の形態では、媒体対向面４０から離れた位置におけるプラズモンジェネレータ５０の厚みを大きくしながら、前端面５１ｅのＺ方向の寸法を小さくすることができる。その結果、本実施の形態によれば、スポット径が小さく、且つ十分な強度の近接場光を発生させることが可能になる。

なお、本発明は、上記実施の形態に限定されず、種々の変更が可能である。例えば、請求の範囲の要件を満たす限り、プラズモンジェネレータ５０の伝播部５１以外の形状は、実施の形態に示した例に限られず、任意である。

２４…誘電体膜、３３…誘電体層、３３ｂ…溝部、５０Ｐ…金属膜、５０…プラズモンジェネレータ、７０…収容部。

Claims (10)

1. 光に基づいて励起された表面プラズモンを伝播する伝播部を備え、前記伝播部は、下面と、その反対側の上面と、互いに反対側に位置して前記下面と上面とを連結する第１の側面および第２の側面と、前記下面、上面、第１の側面および第２の側面を連結する前端面とを有し、前記前端面は、前記表面プラズモンに基づいて近接場光を発生する近接場光発生部を含むプラズモンジェネレータの製造方法であって、
   前記プラズモンジェネレータを収容するための収容部を形成する工程と、
   前記収容部内に収容されるように、前記プラズモンジェネレータを形成する工程とを備え、
   前記収容部を形成する工程は、
   上面を有する誘電体層を形成する工程と、
   フォトリソグラフィを用いて、前記誘電体層の上面上にエッチングマスクを形成する工程と、
   前記エッチングマスクを用いて、前記誘電体層をエッチングして、前記誘電体層に、前記上面で開口する溝部を形成する工程と、
   前記溝部内に誘電体膜を形成する工程とを含み、
   前記収容部は、前記溝部と前記誘電体膜とによって形成され、
   前記溝部は、前記伝播部の第１の側面に向いた第１の側壁と、前記伝播部の第２の側面に向いた第２の側壁と、前記伝播部の下面に向いた底面とを有し、
   前記第１および第２の側壁の各々が前記誘電体層の上面に垂直な方向に対してなす角度は０°〜１５°の範囲内であり、
   前記誘電体膜は、前記第１の側壁と前記第１の側面との間に介在する第１の部分と、前記第２の側壁と前記第２の側面との間に介在する第２の部分とを含むことを特徴とするプラズモンジェネレータの製造方法。
2. 前記誘電体膜を形成する工程は、前記溝部の第１の側壁、第２の側壁および底面を覆うように前記誘電体膜を形成し、
   前記収容部を形成する工程は、更に、前記誘電体膜を形成する工程の後で、前記溝部の底面の一部が露出するように前記誘電体膜の一部をエッチングする工程を含み、
   前記伝播部の下面は、露出した前記溝部の底面の一部に接することを特徴とする請求項１記載のプラズモンジェネレータの製造方法。
3. 前記誘電体膜の一部をエッチングする工程は、前記誘電体膜において、前記溝部の底面から最も遠い位置における前記第１の部分と第２の部分の間隔が、前記溝部の底面に最も近い位置における前記第１の部分と第２の部分の間隔よりも大きくなるように、前記誘電体膜の一部をエッチングすることを特徴とする請求項２記載のプラズモンジェネレータの製造方法。
4. 前記プラズモンジェネレータを形成する工程は、前記収容部の少なくとも一部を埋めるように、後に前記プラズモンジェネレータとなる金属膜を形成する工程と、前記金属膜における、前記溝部の底面から離れた一部を除去する工程とを含むことを特徴とする請求項３記載のプラズモンジェネレータの製造方法。
5. 前記金属膜の一部を除去する工程は、前記誘電体層、誘電体膜および金属膜のそれぞれにおける、前記溝部の底面から離れた一部を、研磨によって除去する工程を含むことを特徴とする請求項４記載のプラズモンジェネレータの製造方法。
6. 導波路と、プラズモンジェネレータとを備えた近接場光発生器の製造方法であって、
   前記導波路は、光を伝播させるコアと、前記コアの周囲に配置されたクラッドとを有し、
   前記コアは、上面を有し、
   前記プラズモンジェネレータは、前記コアの上面の上方に配置され、
   前記プラズモンジェネレータは、前記コアを伝播する光に基づいて励起された表面プラズモンを伝播する伝播部を備え、前記伝播部は、下面と、その反対側の上面と、互いに反対側に位置して前記下面と上面とを連結する第１の側面および第２の側面と、前記下面、上面、第１の側面および第２の側面を連結する前端面とを有し、前記前端面は、前記表面プラズモンに基づいて近接場光を発生する近接場光発生部を含み、
   前記近接場光発生器の製造方法は、
   前記導波路を形成する工程と、
   前記プラズモンジェネレータを収容するための収容部を形成する工程と、
   前記収容部内に収容されるように、前記プラズモンジェネレータを形成する工程とを備え、
   前記収容部を形成する工程は、
   前記コアの上面上に、上面を有する誘電体層を形成する工程と、
   フォトリソグラフィを用いて、前記誘電体層の上面上にエッチングマスクを形成する工程と、
   前記エッチングマスクを用いて、前記誘電体層をエッチングして、前記誘電体層に、前記誘電体層の上面で開口する共に前記コアの上面の上方に配置された溝部を形成する工程と、
   前記溝部内に誘電体膜を形成する工程とを含み、
   前記収容部は、前記溝部と前記誘電体膜とによって形成され、
   前記溝部は、前記伝播部の第１の側面に向いた第１の側壁と、前記伝播部の第２の側面に向いた第２の側壁と、前記伝播部の下面に向いた底面とを有し、
   前記第１および第２の側壁の各々が前記誘電体層の上面に垂直な方向に対してなす角度は０°〜１５°の範囲内であり、
   前記誘電体膜は、前記第１の側壁と前記第１の側面との間に介在する第１の部分と、前記第２の側壁と前記第２の側面との間に介在する第２の部分とを含むことを特徴とする近接場光発生器の製造方法。
7. 前記誘電体膜を形成する工程は、前記溝部の第１の側壁、第２の側壁および底面を覆うように前記誘電体膜を形成し、
   前記収容部を形成する工程は、更に、前記誘電体膜を形成する工程の後で、前記溝部の底面の一部が露出するように前記誘電体膜の一部をエッチングする工程を含み、
   前記伝播部の下面は、露出した前記溝部の底面の一部に接することを特徴とする請求項６記載の近接場光発生器の製造方法。
8. 前記誘電体膜の一部をエッチングする工程は、前記誘電体膜において、前記溝部の底面から最も遠い位置における前記第１の部分と第２の部分の間隔が、前記溝部の底面に最も近い位置における前記第１の部分と第２の部分の間隔よりも大きくなるように、前記誘電体膜の一部をエッチングすることを特徴とする請求項７記載の近接場光発生器の製造方法。
9. 前記プラズモンジェネレータを形成する工程は、前記収容部の少なくとも一部を埋めるように、後に前記プラズモンジェネレータとなる金属膜を形成する工程と、前記金属膜における、前記溝部の底面から離れた一部を除去する工程とを含むことを特徴とする請求項８記載の近接場光発生器の製造方法。
10. 前記金属膜の一部を除去する工程は、前記誘電体層、誘電体膜および金属膜のそれぞれにおける、前記溝部の底面から離れた一部を、研磨によって除去する工程を含むことを特徴とする請求項９記載の近接場光発生器の製造方法。

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