JP4705165B2 - 磁気センサー素子、磁気再生ヘッド、磁気再生装置及び磁気再生方法 - Google Patents

磁気センサー素子、磁気再生ヘッド、磁気再生装置及び磁気再生方法 Download PDF

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Description

本発明は、近接場光を用いて磁気記録媒体を昇温して磁気記録媒体に記録された記録情報を再生する光アシスト磁気再生方式に用いる磁気センサー素子と、この磁気センサー素子を備えている磁気再生ヘッド及び磁気再生装置と、この磁気再生装置を用いた磁気記録媒体の磁気再生方法とに関する。
ハードディスクに代表される磁気記録の分野では、記録媒体、記録ヘッド、再生ヘッドの特性向上により、面密度で２００Ｇｂｉｔ／ｉｎｃｈ2を超える記録密度が達成され、さらに密度の向上が続いている。この記録密度の向上に対応すべく、種々の磁気記録方式や磁気再生方式が提案されている。
現行のハードディスクに用いられる磁気記録方式では、磁気記録媒体に高密度記録された磁気情報を、高い分解能で読み出す観点から、光アシスト再生方式と呼ばれるものが提案されている。これは、磁気情報が記録された磁気記録媒体にレーザー光を照射して、磁気記録媒体を局所的に、記録時よりも低い温度に加熱し、加熱領域から発生する漏洩磁界を磁気センサーを用いて検出する再生方式である。このとき、磁気記録媒体の非加熱領域からは漏洩磁界があまり発生せず、加熱領域からは大きな漏洩磁界が発生するように記録媒体の材料や組成を調整しておく。これにより、磁気センサーにおいて、加熱領域からの漏洩磁界を相対的に強く検出することができ、隣接トラックからのクロストークを軽減することが可能である。このような光アシスト再生においては、記録媒体上の加熱領域の大きさに応じて再生される（大きな漏洩磁界を発する）領域が決まることから、加熱源に近接場光源を用いることで加熱領域を小さくすれば、微小な記録ビットを高い分解能で再生可能となる。
このような近接場光源と磁気センサーとを用いる構成の一例として、下記特許文献１が挙げられる。この特許文献１には、レーザー光出射口の周りに磁界を印加して情報を記録するコイルと、コイルの内側に配置され、磁気記録媒体に記録された情報を検出する磁気センサーを備えた光アシスト磁気ヘッドが開示されており、レーザー光出射口から出射されたレーザー光を増強するプラズモン励起体またはサイズを小さくする開口を有する遮光体を備えた光アシスト磁気ヘッドについても開示されている。また、特許文献１には、レーザー光出射口と磁気センサーに用いられる磁気抵抗効果素子のスピンバルブ膜との距離を２〜３μｍに近付けることが可能となり、組立調整が容易となる結果、レーザー光出射口と磁気センサーとを同時に、同一の狭トラック上をトラッキングさせることが可能になることも記載されている。
特開２００３−２０３３０４号公報
現行のハードディスクに用いられる磁気センサーにおいては、磁気抵抗効果素子に代表される磁気センシング部と、これに接して、磁気センシング部の両面（磁気記録媒体のトラック長さ方向）に厚さ５００ｎｍから３μｍ程度の磁気シールドが形成されることが一般的である。一方で、近接場光源から発せられる近接場光の到達距離は近接場光を生じる微小形状のサイズ以下程度であり、既に開示されているような近接場光源を、光アシスト再生にも用いようとすれば、従来の磁気センサーに適用されているような５００ｎｍから３μｍ程度の磁気シールドでは、シールドが厚く、近接場光発生源と磁気センシング部との距離が離れすぎてしまうために、近接場光発生源で加熱された磁気記録媒体の加熱領域が、媒体の移動に伴って磁気センシング部下に到達する前に自然冷却されてしまい、光アシスト再生が実現できない問題が生じる。このように近接場光源を用いて光アシスト再生を実現しようとする場合、従来の磁気シールド厚さでは、磁気センシング部下に到達する前に自然冷却されてしまうという問題はこれまで指摘されておらず、当然ながらその解決策も示されていない。
また、特許文献１において、レーザー光出射口と磁気抵抗センサーのスピンバルブ膜との距離を小さくできる光アシスト磁気ヘッドが開示されてはいるが、レーザー光出射口とスピンバルブ膜との距離は２〜３μｍと大きく、近接場光が到達する距離と比べて非常に大きいため、光アシスト再生を行うには十分な距離にはなく、効率的であるとはいえない。
そこで、本発明の目的は、磁気記録媒体の効率的な光アシスト再生が可能な磁気センサー素子、磁気再生ヘッド及び磁気再生装置と、この磁気再生装置を用いた磁気記録媒体の磁気再生方法とを提供することにある。
 課題を解決するための手段及び効果
（１） 本発明の磁気センサー素子は、磁性体層上に誘電体層、第１の金属体層の順に積層された近接場光発生部と、前記近接場光発生部の前記磁性体層外側または前記第１の金属体層外側に形成されている磁気センシング部とを有している磁気センサー素子であって、前記第１の金属体層が、前記磁性体層方向に突起した突起形状部を有している。
上記（１）の磁気センサー素子によれば、磁性体層が、磁気センシング部の磁気シールドとしての役割と、近接場光を発生し且つ増強する部材としての役割とを兼ねることができる。従って、近接場光発生箇所を磁気センシング部の極近傍に配置できるとともに、増幅された高強度の近接場光を磁気記録媒体に照射できるという効果を併せ持つ。上記のように、近接場光発生部を磁気センシング部の極近傍に配置できることから、近接場光で加熱された磁気記録媒体の加熱領域の自然冷却を極めて小さく抑えることができ、効率的な光アシスト再生が実現できる。
また、磁気記録媒体を過度に加熱する必要が無いため、レーザー光源の低消費電力化が可能である。さらには、磁気記録媒体の加熱領域が小さくなって高分解能の光アシスト再生が実現できる。加えて、光アシスト再生時に磁気記録媒体を誤消去するおそれが少なくなり、媒体設計マージンが広がるという効果も奏する。これにより、記録素子とのハイブリッド化も可能となる。また、上記のように、増幅された高強度の近接場光を磁気記録媒体に照射できるため、レーザー光源からの光を低出力で照射した場合でも高強度の近接場光が得られる。この観点からも、レーザー光源の低消費電力化が実現できる。また、上記のように、レーザー光の照射強度を低減できることによって、磁気センシング部が過度に熱せられることが無く、磁界検出能力の高い磁気センサー素子を提供できる。
さらに、磁性体層が近接場光発生部の一部であるとともに磁気シールドの役割も果たすことから、磁気シールドの役割を果たす部材と、近接場光を発生し増強する役割を果たす部材とを個別に形成する場合に比べて、部材を減らすことができる効果を奏する。加えて、薄膜形成法を用いて磁気センシング部と近接場光発生部とを同一基体上に連続形成できるので、製造コストが低く、小型で軽量の磁気センサー素子を実現できるとともに、記録素子とのハイブリッド化が容易な磁気センサー素子を提供できる。
加えて、近接場光発生部における第１の金属体層外側に磁気センシング部が設けられた場合においては、磁気シールドの役割を果たす磁性体層と磁気センシング部との間に近接場光の発生する箇所を設けることができるため、磁気センシング部のさらに近傍で近接場光を発光でき、極めて効率の良い近接場光アシスト再生が実現できる。さらに、上記近接場光発生部における第１の金属体層側に磁気センシング部が設けられた場合においては、磁性体層を厚く形成しても、近接場光の発生する箇所が磁気センシング部から離れることが無いため、磁気信号再生時のノイズ源となる隣接ビットからの漏洩磁界や装置内の浮遊磁界を打ち消す効果が高い磁気センサー素子を提供できる。
さらに、光ビームが照射されることによって、近接場光を金属体層の突起形状部先端周辺に局所的に発生させることができるとともに、誘電体層と金属体層との界面で生じた表面プラズモンと、磁性体層と誘電体層との界面で生じた表面プラズモンとの共鳴（多重干渉効果）によって、近接場光を増強できるため、磁気記録媒体を効率的に加熱できる。これにより、再生分解能の高い光アシスト再生を実現できる磁気センサー素子を提供できる。
（２） （１）の磁気センサー素子においては、前記磁性体層と前記第１の金属体層における突起形状部先端との間の距離が、５ｎｍ以上１００ｎｍ以下であることが好ましい。
（３） 別の観点として、（１）の磁気センサー素子においては、前記磁性体層と前記第１の金属体層における突起形状部先端との間の距離が、１５ｎｍ以上５０ｎｍ以下であることが好ましい。
上記（２）又は（３）の構成によると、光ビームが照射されることによって、近接場光を金属体層の突起形状部先端周辺に局所的に発生させることができるとともに、誘電体層と金属体層との界面で生じた表面プラズモンと、磁性体層と誘電体層との界面で生じた表面プラズモンとの共鳴（多重干渉効果）によって、近接場光を増強できるため、磁気記録媒体を効率的に加熱できる。これにより、再生分解能の高い光アシスト再生を実現できる磁気センサー素子を提供できる。
（４） 上記（１）〜（３）の磁気センサー素子においては、前記磁性体層が、前記第１の金属体層における突起形状部の形状に沿った窪み形状を有していることが好ましい。
上記（４）の構成によると、磁気センサー素子の近接場光発生面において、レーザー光の通過を防止できるとともに、第１の金属体層と磁性体層との間で電場が閉じ込められることによって、より微小サイズの近接場光を得ることができるため、磁気記録媒体上の加熱領域を微細化でき、さらに高分解能の光アシスト再生を実現することができる。加えて、磁気シールドの役割を果たす磁性体層の厚みが、第１の金属体層における突起形状部以外の部分では厚いので、ノイズ源となる隣接ビットからの漏洩磁界や周りの浮遊磁界を打ち消す効果が高い磁気センサー素子を提供できる。
（５） 上記（１）の磁気センサー素子においては、前記磁性体層と前記誘電体層との間に、第２の金属体層が形成されていることが好ましい。
（６） 上記（５）の磁気センサー素子においては、前記第２の金属体層と前記第１の金属体層における突起形状部先端との間の距離が、２ｎｍ以上１００ｎｍ以下であることが好ましい。
（７） 上記（５）の磁気センサー素子においては、前記第２の金属体層と前記第１の金属体層における突起形状部先端との間の距離が、１５ｎｍ以上７０ｎｍ以下であることが好ましい。
（８） 上記（５）の磁気センサー素子においては、前記第２の金属体層の膜厚が２ｎｍ以上１００ｎｍ以下であることが好ましい。
上記（５）〜（８）の磁気センサー素子によれば、磁性体層に接して形成された第２の金属体層と、第１の金属体層の突起形状との間でより強い電場の多重干渉効果が得られることから、特に高強度の近接場光が得られ、磁気記録媒体をより効率的に加熱できる磁気センサー素子を提供できる効果を奏する。すなわち、より低い強度のレーザー光を照射した場合でも高強度の近接場光が得られるため、レーザー光源の更なる低消費電力化が実現できる。また、上記のように、レーザー光の照射強度を低減できることによって、磁気センシング部が過度に熱せられることが無く、磁界検出能力の高い磁気センサー素子を提供できる。
（９） 別の観点によると、本発明の磁気センサー素子は、磁性体層上に誘電体層、第１の金属体層の順に積層された近接場光発生部と、前記近接場光発生部の前記磁性体層外側または前記第１の金属体層外側に形成されている磁気センシング部とを有しており、前記磁性体層と前記第１の金属体層との間に、前記第１の金属体層側表面に溝部が形成されている第２の金属体層が設けられているとともに、前記誘電体層全体が前記溝部を充塞するように形成されている。
（１０） 別の観点によると、本発明の磁気センサー素子は、磁性体層上に誘電体層、第１の金属体層の順に積層された近接場光発生部と、前記近接場光発生部の前記磁性体層外側または前記第１の金属体層外側に形成されている磁気センシング部とを有しており、前記磁性体層の前記第１の金属体層側表面に溝部が形成されているとともに、前記誘電体層全体が前記溝部を充塞するように形成されている。
（１１） 別の観点によると、本発明の磁気センサー素子は、磁性体層上に誘電体層、第１の金属体層の順に積層された近接場光発生部と、前記近接場光発生部の前記磁性体層外側または前記第１の金属体層外側に形成されている磁気センシング部とを有しており、前記第１の金属体層の前記磁性体層側表面に溝部が形成されているとともに、前記誘電体層全体が前記溝部を充塞するように形成されている。なお、（１２） 上記（１０）又は（１１）においては、前記第１の金属体層が、前記磁性体層方向に突起した突起形状部を有していることが好ましい。
（１３） 或いは、上記（９）の磁気センサー素子においては、前記誘電体層の膜厚が５ｎｍ以上２０ｎｍ以下、膜面方向の幅が５０ｎｍ以上１００ｎｍ以下であることが好ましい。
（１４） 或いは、上記（９）の磁気センサー素子においては、前記第１の金属体層の最も薄い部分の膜厚が８ｎｍ以上１００ｎｍ以下であることが好ましい。
上記（９）〜（１４）の構成によると、誘電体層の大きさにほぼ相当する範囲で近接場光が得られるため、誘電体層の大きさを制御することによって、発生する近接場光のサイズを制御することが可能である。また、上記（９）の構成によると、誘電体層が第１の金属体層と第２の金属体層とに囲まれるので、第１の金属体層及び第２の金属体層と磁性体層との間に起こる多重干渉効果によって、さらに近接場光を増強できるとともに、再生分解能の高い光アシスト再生が実現できる磁気センサー素子を提供できる。また、上記（１０）〜（１４）の構成によると、磁性体層と第１の金属体層との間に起こる多重干渉効果によって、近接場光を増強できるため、磁気記録媒体を効率的に加熱できるとともに、再生分解能の高い光アシスト再生が実現できる磁気センサー素子を提供できる。
（１５） 上記（９）の磁気センサー素子においては、前記磁性体層と前記誘電体層との間に、第２の金属体層が形成されていることが好ましい。これにより、上記（１０）〜（１４）の磁気センサー素子よりも更に大きな電場の多重干渉効果が得られるため、（１０）〜（１４）の磁気センサー素子よりも高強度の近接場光を得ることができ、磁気記録媒体をより効率的に加熱できる磁気センサー素子を提供できる。
（１６） 上記（１）〜（３）の磁気センサー素子においては、前記第１の金属体層が、Ａｕ，Ａｇ，Ａｌ又はこれらを主体とする合金から形成されていることが好ましい。
（１７） 上記（５）又は（１５）の磁気センサー素子においては、前記第１の金属体層及び前記第２の金属体層が、Ａｕ，Ａｇ，Ａｌ又はこれらを主体とする合金から形成されていることが好ましい。
上記（１６）又は（１７）の構成によると、特に高強度の近接場光を得ることができ、磁気記録媒体を極めて効率的に加熱できる磁気センサー素子を提供できる。
（１８） 本発明の磁気再生ヘッドは、上記（１）〜（３）の磁気センサー素子が表面に形成されている基体と、前記基体の前記磁気センサー素子における近接場光出射側の面に形成されているＡＢＳ（Air Bearing Surface）面形状とを有している。これにより、基体をスライダとして（１）〜（３）の磁気センサー素子を磁気再生ヘッドに適用できるとともに、製造プロセスが簡略で、軽量、且つ、磁気センサーとスライダとの位置決めが高精度な光アシスト再生用磁気再生ヘッドを提供できる。
（１９） 上記（１８）の磁気再生ヘッドにおいては、前記磁気センサー素子において近接場光を発生させるためのレーザー光源が、前記基体上に形成されていることが好ましい。これにより、磁気センサー素子とレーザー光源とが一体化された磁気再生ヘッドを提供できるので、磁気センサーに対する光ビームの照射位置決め精度が極めて高く、高精度な光アシスト再生を実現できるとともに、超小型の光アシスト再生用磁気再生ヘッドを提供できる。
（２０） 上記（１８）の磁気再生ヘッドにおいては、前記基体上において前記磁気センサー素子に照射される光ビームの光軸上の一部に、前記磁気センサー素子に含まれる磁気センシング部に前記光ビームが照射されることを防ぐための遮光体が設けられていることが好ましい。これにより、磁気センシング部の温度上昇を抑え、近接場光発生源近傍にのみ光ビームを照射できるので、磁気センシング部の磁界検出性能を損なうことなく、近接場光を用いた効率的な光アシスト再生が実現できる。
（２１） 本発明の磁気再生装置は、上記（１８）の磁気再生ヘッドと、前記磁気再生ヘッドによって磁気再生が行われる磁気記録媒体とを備えている。これにより、上述の磁気再生ヘッドの効果を奏するとともに、効率的な光アシスト再生が可能な磁気再生装置を提供できる。
（２２） 上記（２１）の磁気再生装置においては、前記磁気再生ヘッドにおける磁気センサー素子が、前記磁気再生ヘッドにおける近接場光発生位置よりも前記磁気記録媒体の移動方向の後方に配設されていることが好ましい。これにより、磁気記録媒体の加熱領域を効率的に磁気センサー素子直下に移動させることが可能となり、光アシスト再生を効率よく実現できる磁気再生装置を提供できる。
（２３） 本発明の磁気再生方法は、上記（２１）の磁気再生装置を用い、前記磁気再生ヘッドにおける磁気センサー素子から近接場光が発せられ、前記近接場光により磁気記録媒体上に加熱領域が形成されるとともに、前記加熱領域から生じる磁界を前記磁気センサー素子に含まれる磁気センシング部を用いて検出するものである。これにより、（２１）の磁気再生装置を用いて、高精度かつ効率的な光アシスト再生を実現できる。
＜第１実施形態＞
以下、図面を参照しながら、本発明の第１実施形態に係る磁気センサー素子について説明する。図１は、本発明の第１実施形態に係る磁気センサー素子の主要部を磁気記録媒体対向面側から見た際の一部拡大平面図である。本発明の第１実施形態に係る磁気センサー素子の主要部のＸ−Ｙ断面形状は、図１の平面図と同様の形状である。
図１に示すように、磁気センサー素子１においては、磁性体層２と、磁性体層２上に積層されてなるバッファ層３と、このバッファ層３上に磁化固定層４、非磁性体層５、磁化自由層６の順に積層された磁気抵抗効果素子からなる磁気センシング部７とを有している。そして、バッファ層３とともに磁気センシング部７を挟み込むように積層されているバッファ層８と、バッファ層３、磁気センシング部７及びバッファ層８からなる部分の両側であり且つ磁性体層２上に、不導体層９を介して積層されているバイアス層１０とを有している。さらに、バッファ層８、不導体層９及びバイアス層１０の表面を覆うように積層されている磁性体層１１と、磁性体層１１上に積層された後、後述する金属体層１３の突起形状部と一致する窪み形状を有するように加工されている誘電体層１２と、誘電体層１２の上に積層されている金属体層１３とを有している。そして、磁性体層１１、誘電体層１２及び金属体層１３からなる部分は、近接場光発生部１４を形成している。
磁性体層２及び磁性体層１１は、磁気センサー素子１を磁気再生装置の再生ヘッドに用いた際に、ノイズ源となる磁気記録媒体の読み取りたいビットの隣接ビットからの漏洩磁界や磁気再生装置内の浮遊磁界を打ち消し、磁気センシング部７の膜厚方向（図１中のＹ方向、磁気記録媒体のトラック長さ方向に相当）の磁界検出分解能を高める磁気シールドの役割を果たすものであり、ＮｉＦｅやＮｉＦｅＴａ等の軟磁性材料を用いて形成される。また、磁気センシング部７に電流を流すための電極としての役割をも兼ねる。磁性体層２及び磁性体層１１の膜厚は、ノイズ源となる磁界を打ち消すことのできる膜厚であれば良く、特に限定するものではないが、磁性体層１１については、近接場光１６と磁気センシング部７との距離を近づけて効率的な光アシスト再生を行う観点から、５０ｎｍから５００ｎｍ程度、磁性体層２については５００ｎｍから３μｍ程度とする。また、磁性体層１１は誘電体層１２と接しており、金属体層１３の突起先端部との間で相互作用（多重干渉）を生じて、近接場光１６の強度を増幅する部材となる。
バッファ層３及びバッファ層８は、磁気センシング部７の膜表面粗さを低減する目的、磁気センシング部７を構成する層と磁性体層２および磁性体層１１との密着性を高める目的、および、エッチング等の加工に伴う磁気センシング部７のダメージを防ぐ目的で形成されるものであり、例えばＴａ、Ｔｉ、Ｐｔ、Ｒｕやこれらの積層構造で形成される。
磁気センシング部７における磁化固定層４は、強磁性体と反強磁性体との積層構造（図示しない）によって構成され、反強磁性体によって強磁性体の磁化方向が一方向に固定された層である。上記強磁性体層には、例えばＦｅ、ＣｏＦｅ、ＣｏＦｅＢを用いることができ、上記反強磁性体層には、例えばＭｎＰｔ、ＭｎＩｒ、ＭｎＦｅを用いることができる。一変形例として、磁化固定層４には、磁化固定層４自身から生じる磁界を軽減する目的で、上記強磁性体層の中間に膜厚１ｎｍ以下程度の非磁性体層を用いるものを用いてもよい。また、上記非磁性体層には、例えばＲｕやＰｔを用いる。
磁気センシング部７における非磁性体層５は、磁化固定層４と磁化自由層６との磁気的な結合を切り離す役割を果たし、非磁性体層５がＣｕに代表される導電体で形成されている場合には、磁気センサー素子１はＣＰＰ−ＧＭＲ（Current Perpendicular to Plane - Giant Magneto-resistive）素子となり、非磁性体層１２がＡｌ2Ｏ3やＭｇＯに代表される絶縁体で形成されている場合にはＴＭＲ（Tunneling Magneto-resistive）素子となる。
磁気センシング部７における磁化自由層６は、外部磁界を検出するための層であり、透磁率の高い材料が適している。例えば、Ｆｅ、ＮｉＦｅ、ＮｉＦｅＴａ、ＣｏＦｅ、ＣｏＦｅＢ、ＧｄＣｏ、ＧｄＦｅＣｏ、ＨｏＦｅＣｏ、ＦｅＲｈ、ＦｅＲｈＩｒやこれらを含む材料、および、これらの材料からなる層を複数積層した構成を用いる。
本実施形態での磁気センシング部７には磁気抵抗効果素子を用いているが、一変形例としてホール効果素子に代表される磁気を検出する部材を用いてもよい。
不導体層９は、上下電極を兼ねる磁性体層２および磁性体層１１の間の電流短絡を防ぐ目的で形成されるもので、電気抵抗の高いＡｌ2Ｏ3又はＳｉＯ2などから形成される。
バイアス層１０は、磁化自由層６の磁化方向を一様に揃えるためのバイアス磁界を付与するためのものであり、ＣｏＰｔ、ＣｏＦｅＰｔ、ＣｏＰｔＢ、ＣｏＣｒＰｔ、ＣｏＣｒＰｔＢなどの強磁性体からなる。
誘電体層１２は、磁気センサー素子１に照射される光ビーム１５の電場を金属体層１３と磁性体層１１との間の界面で表面プラズモンとして伝播させ、磁気センサー素子１の媒体対向面（光ビーム１５が照射された面と反対側の面）で近接場光１６を発生させるためのものであって、表面プラズモンを効率的に伝播させる観点から、低屈折率の誘電体材料を選択する。具体的には、ＳｉＯ2やＳｉＮ、Ａｌ2Ｏ3、ＡｌＮ、ＭｇＦ2、ＭｇＯ等の材料が用いられる。
金属体層１３は、誘電体層１２との界面で表面プラズモンを伝播させ、磁気センサー素子１の媒体対向面（光ビーム１５が照射された面と反対側の面）で近接場光１６を発生させるためのものであって、可視光波長近傍の半導体レーザーから照射される光ビーム１５に対して効率良くプラズモンを伝播できる材料を用いる。例えば、半導体レーザーで発光できる波長(４００〜１３００ｎｍ程度)近傍においては、プラズモン発生効率が高いＡｕ，Ａｇ，Ａｌまたはこれらを主体とする合金材料（非磁性体材料）が用いられる。ただし、必ずしもこれらの材料である必要はなく、一変形例として磁性体材料を用いてもよい。また、金属体層１３は、図１に示すように、一部に磁性体層１１方向に突起した突起形状部を有している。磁性体層１１と金属体層１３における突起形状部先端との間の距離は、５ｎｍ以上１００ｎｍ以下、若しくは、１５ｎｍ以上５０ｎｍ以下である。
図１においては、磁性体層１１と金属体層１３の突起形状部との間に形成された誘電体層１２の近傍に光軸を有する光ビーム１５を、磁気センサー素子１の奥側から手前側に向かって照射することによって、磁気センサー素子１における光ビーム１５照射面（図１の紙面奥手側の面）と反対側の面（図１の紙面手前側の面）において近接場光１６が生じている様子も模式的に示している。図１に示されている近接場光１６は、金属体層１３の突起形状部と磁性体層１１との間の相互作用（多重干渉）によって増強されている。
次に、磁気センサー素子１の製造方法について説明する。図２は、図１の磁気センサー素子の製造工程を順に示す図である。なお、磁気センサー素子１の形成にはスパッタリング法を用いる。
まず、ｎ型ＧａＡｓからなる基板１７上に、膜厚５０ｎｍのＳｉＯ2からなる絶縁層１８を形成し、続いて、膜厚１μｍのＮｉＦｅからなる磁性体層２を形成する（図３（ａ）参照））。これにより、磁性体層２と基板１７とは電気的に絶縁される。
次に、Ｔａからなるバッファ層３を膜厚５０ｎｍで形成した後、ＭｎＰｔ（膜厚：１５ｎｍ）／ＣｏＦｅＢ（３ｎｍ）／Ｒｕ（０．８ｎｍ）／ＣｏＦｅＢ（２．５ｎｍ）からなる磁化固定層４、ＭｇＯ（膜厚：１ｎｍ）からなる非磁性体層５、ＣｏＦｅＢ（膜厚：３ｎｍ）／ＮｉＦｅ（５ｎｍ）からなる磁化自由層６を形成して、磁気センシング部７を形成し、続いて、膜厚５０ｎｍのＴａからなるバッファ層８を形成する（図３（ｂ）参照）。
そして、フォトレジスト（図示せず）をバッファ層８表面上の所定部分に形成し、バッファ層８、磁気センシング部７及びバッファ層３からなる積層体部分を、フォトリソグラフィーで磁化自由層６の幅（図２紙面横方向の長さ）が１００ｎｍとなるように加工した後の表面に膜厚５ｎｍのＳｉＯ2からなる不導体層９を形成し、続いて、膜厚１００ｎｍのＣｏＰｔＢからなるバイアス層１０を形成する。そして、バッファ層８上のフォトレジストを除去する。このとき、フォトレジスト上の不導体層９及びバイアス層１０も除去される（図３（ｃ）参照）。
続いて、バッファ層８、不導体層９及びバイアス層１０の上に、ＮｉＦｅからなる磁性体層１１を膜厚１５０ｎｍで形成する（図３（ｄ）参照）。
そして、膜厚３μｍのＳｉＯ2からなる誘電体層１２を形成した後（図３（ｅ）参照）、フォトリソグラフィーと反応性イオンエッチングとを用いて誘電体層１２に略Ｖ字の窪み形状を形成し、ここに膜厚３μｍのＡｕからなる金属体層１３を形成して略Ｖ字の窪み形状を埋める（図３（ｆ）参照）。これにより、磁性体層１１、誘電体層１２及び金属体層１３からなる近接場光発生部１４を形成できる。
最後に、図示しないが、絶縁層１８から金属体層１３に至るまでの積層体をＺ方向（図１紙面の奥行き方向）の長さが１００ｎｍとなるように加工して、磁気センサー素子１を完成する。このときの磁気センサー素子１のＺ方向の長さは、光ビーム１５が磁気センサー素子１を透過してしまわない程度に長くする必要があるので、５０ｎｍ以上とする。これらの工程を経て、磁気センサー素子１は完成する。
なお、磁気センサー素子１の各層の形成方法としてスパッタリング法を用いたが、一変形例として、磁性体層１１の形成には電鋳法を用いることもできる。
上述のような構成を有する磁気センサー素子１は、外部磁界の向きによって、磁化自由層６の磁化方向が変化し、磁化自由層６と磁化固定層４との磁化方向が互いに平行か反平行かによって、磁気センシング部７に流れる電流量が変化する特性を有する。この特性を利用して、例えば磁気記録媒体の磁気記録情報を読み出すことができる。
本実施形態の磁気センサー素子１によれば、磁性体層２及び磁性体層１１が、磁気センシング部７の磁気シールドとしての役割と、レーザー光源からレーザー光が照射された際に近接場光１６を発生し且つ増強する部材としての役割とを兼ねることができる。従って、近接場光１６発生箇所を磁気センシング部７（より詳しくは磁化自由層６）の極近傍に配置できるとともに、増幅された高強度の近接場光１６を磁気記録媒体に照射できるという効果を併せ持つ。上記のように、近接場光発生部１４を磁気センシング部７の極近傍に配置できることから、近接場光１６で加熱された磁気記録媒体の加熱領域の自然冷却を極めて小さく抑えることができ、効率的な光アシスト再生が実現できる。
また、近接場光１６発生源である金属体層１３の突起形状部先端と、磁気センシング部７とが、薄膜形成法を用いて連続形成されているため、近接場光１６を発生するための素子と磁気センサー素子１とを、個別に形成して組み合わせる必要が無く、さらに、近接場光１６発生源と磁気センシング部７との位置合わせが容易であるため、製造プロセスが簡略化できるとともに、精度の高い近接場光アシスト再生用の磁気センサー素子１を実現できる。
また、磁気記録媒体を過度に加熱する必要が無いため、レーザー光源の低消費電力化が可能である。さらには、磁気記録媒体の加熱領域が小さくなって高分解能の光アシスト再生が実現できる。加えて、光アシスト再生時に磁気記録媒体を誤消去するおそれが少なくなり、媒体設計マージンが広がるという効果も奏する。これにより、記録素子とのハイブリッド化も可能となる。また、上記のように、増幅された高強度の近接場光１６を磁気記録媒体に照射できるため、レーザー光源からの光を低出力で照射した場合でも高強度の近接場光１６が得られる。この観点からも、レーザー光源の低消費電力化が実現できる。また、上記のように、レーザー光の照射強度を低減できることによって、磁気センシング部７が過度に熱せられることが無く、磁界検出能力の高い磁気センサー素子１を提供できる。
さらに、磁性体層１１が近接場光発生部１４の一部であるとともに磁気シールドの役割も果たすことから、磁気シールドの役割を果たす部材と、近接場光を発生し増強する役割を果たす部材とを個別に形成する場合に比べて、部材を減らすことができる効果を奏する。加えて、薄膜形成法を用いて磁気センシング部７と近接場光発生部１４とを同一の基板１７上に連続形成できるので、製造コストが低く、小型で軽量化できるとともに、記録素子とのハイブリッド化が容易な磁気センサー素子１を提供できる。
加えて、金属体層１３が、磁性体層１１方向に突起した突起形状部を有しているので、光ビーム１５が照射されることによって、近接場光１６を金属体層１３の突起形状部先端周辺に局所的に発生させるとともに、誘電体層１２と金属体層１３との界面で生じた表面プラズモンと、磁性体層１１と誘電体層１２との界面で生じた表面プラズモンとの共鳴（多重干渉効果）によって、近接場光１６を増幅できるため、磁気記録媒体を効率的に加熱できる。これにより、再生分解能の高い光アシスト再生を実現できる磁気センサー素子１を提供できる。
＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態に係る磁気センサー素子について説明する。図３は、本発明の第２実施形態に係る磁気センサー素子の主要部を磁気記録媒体対向面側から見た際の一部拡大平面図である。なお、第１実施形態の符合１〜１６と同様の部分には、順に符号２１〜３６を付け、その説明を省略することがある。本発明の第２実施形態に係る磁気センサー素子の主要部のＸ−Ｙ断面形状は、図３の平面図と同様の形状である。
図３に示す磁気センサー素子２１においては、金属体層３７が誘電体層３２と磁性体層３１との間に形成されている点、及び、磁性体層３１、金属体層３７（第２の金属体層）、誘電体層３２及び金属体層３３（第１の金属体層）からなる積層体部分が近接場光発生部３４を形成している点で、第１実施形態の磁気センサー素子１と異なる。
金属体層３７には、金属体層３３と同様、Ａｕ，Ａｇ，Ａｌまたはこれらを主体とする合金材料を用いる。
本実施形態の製造方法は、第１実施形態とほぼ同様であるが、磁性体層３１を形成した後に金属体層３７を形成し、続いて誘電体層３２を形成する工程を有している点で異なる。
本実施形態の磁気センサー素子２１によれば、第１実施形態と同様の効果を奏するとともに、金属体層３７によっても、金属体層３３と同様、半導体レーザーから照射される光ビーム３５によって発生する表面プラズモンを、誘電体層３２との界面で効率的に伝播できる。すなわち、磁性体層３１に接して形成された金属体層３７と、金属体層３３の突起形状部との間で第１実施形態の磁気センサー素子１より強い電場の多重干渉効果が得られることから、特に高強度の近接場光３６が得られ、磁気記録媒体をより効率的に加熱できる磁気センサー素子２１を提供できる。
また、これらの効果を奏することから、より低い強度の光ビーム３５を照射した場合でも高強度の近接場光３６が得られるため、レーザー光源の更なる低消費電力化が実現できる。その結果として、光ビーム３５の照射強度をより低減できることから、磁気センシング部２７の加熱をより低減でき、磁界検出能力の高い磁気センサー素子２１を提供できる。
＜第３実施形態＞
次に、本発明の第３実施形態に係る磁気センサー素子について説明する。図４は、本発明の第３実施形態に係る磁気センサー素子の主要部を磁気記録媒体対向面側から見た際の一部拡大平面図である。なお、第１実施形態の符合１〜１６と同様の部分には、順に符号４１〜５６を付け、その説明を省略することがある。本発明の第３実施形態に係る磁気センサー素子の主要部のＸ−Ｙ断面形状は、図４の平面図と同様の形状である。
図４に示す磁気センサー素子４１においては、誘電体層５２が、略Ｖ字形状の金属体層５３の突起形状部に接しているとともに、この突起形状部と相補的な略Ｖ字形状の断面を有するように形成されている点、及び、磁性体層５１が、誘電体層５２の略Ｖ字形状に合わせた相補的な略Ｖ字の窪み形状となっている点で、第１実施形態の磁気センサー素子１と異なる。
本実施形態の製造方法は、第１実施形態とほぼ同様であるが、第１実施形態における磁性体層１１から金属体層１３を形成するまでの工程に代えて、磁性体層５１を膜厚３μｍで形成し、フォトリソグラフィーと反応性イオンエッチングを用いて磁性体層５１に略Ｖ字の窪み形状を形成する工程と、この窪み形状にＳｉＯ2を膜厚２５ｎｍで形成し、フォトリソグラフィーと反応性イオンエッチングを用いてＳｉＯ2層に略Ｖ字の窪み形状を有する誘電体層５２を形成する工程と、金属体層５３としてＡｕを膜厚３μｍでそれぞれ形成して誘電体層５２における略Ｖ字の窪み形状を埋める工程とを行う点が異なる。
本実施形態の磁気センサー素子４１によれば、第１実施形態と同様の効果を奏するとともに、磁性体層５１と金属体層５３との間で電場が閉じ込められることによって、より微小サイズの近接場光５６を得ることができるため、磁気記録媒体上の加熱領域を微細化でき、さらに高分解能の光アシスト再生を実現することができる。
また、磁性体層５１を図４に示したような形状とすることで、近接場光５６周囲の磁性体層５１を第１実施形態の磁性体層１１よりも厚く形成できることから、磁気センサー素子４１のノイズ源となっている、隣接ビットからの漏洩磁界や磁気センサー素子４１外部の浮遊磁界を打ち消す効果を高めることができる。
また、誘電体層５２の断面積を全体的に小さくできることから、磁気センサー素子４１の近接場光５６発生面（磁気記録媒体対向面）において、光ビーム５５の透過光成分（far field成分）の通過を防ぐ効果がより高くなる。
＜第４実施形態＞
次に、本発明の第４実施形態に係る磁気センサー素子について説明する。図５は、本発明の第４実施形態に係る磁気センサー素子の主要部を磁気記録媒体対向面側から見た際の一部拡大平面図である。なお、第１実施形態の符合１〜１６と同様の部分には、順に符号６１〜７６を付け、その説明を省略することがある。本発明の第４実施形態に係る磁気センサー素子の主要部のＸ−Ｙ断面形状は、図５の平面図と同様の形状である。
図５に示す磁気センサー素子６１においては、誘電体層７２が、略Ｖ字形状の金属体層７３（第１の金属体層）の突起形状部に接しているとともに、この突起形状部と相補的な略Ｖ字形状の断面を有するように形成されている点、金属体層７７（第２の金属体層）が、誘電体層７２の略Ｖ字形状に合わせた相補的な略Ｖ字形状の断面を有するように形成されている点、及び、磁性体層７１が、金属体層７７の略Ｖ字形状に合わせた相補的な略Ｖ字の窪み形状となっている点で、第１実施形態の磁気センサー素子１と異なる。また、磁気センサー素子６１においては、上述の金属体層７７が、磁性体層７１と誘電体層７２との間に挟まれるように形成されている点で、第３実施形態の磁気センサー素子４１と異なる。
金属体層７７には、金属体層７３と同様、Ａｕ，Ａｇ，Ａｌまたはこれらを主体とする合金材料を用いている。
本実施形態の製造方法は、第３実施形態とほぼ同様であるが、第１実施形態における誘電体層５２及び金属体層５３を形成する工程に代えて、（１）略Ｖ字の窪み形状を有する磁性体層７１を形成した後、（２）磁性体層７１の窪み形状に沿って形成されているとともに、略Ｖ字形状の断面を有する金属体層７７（膜厚２ｎｍから１００ｎｍ）を形成し、（３）続いて金属体層７７に沿って形成されているとともに、略Ｖ字形状の断面を有する誘電体層３２（膜厚２５ｎｍ）を形成し、（４）最後に誘電体層３２上部の略Ｖ字形状となっている窪みを埋めるようにして金属体層７３（Ａｕ：膜厚３μｍ）を形成する、という工程を有している点で異なる。
本実施形態の磁気センサー素子６１によれば、磁性体層７１と金属体層７３との間で電場が閉じ込められるという作用において異なる点があるものの、効果においては第３実施形態と同様である。
＜第５実施形態＞
次に、本発明の第５実施形態に係る磁気センサー素子について説明する。図６は、本発明の第５実施形態に係る磁気センサー素子の主要部を磁気記録媒体対向面側から見た際の一部拡大平面図である。なお、第１実施形態の符合１〜１６と同様の部分には、順に符号８１〜９６を付け、その説明を省略することがある。本発明の第５実施形態に係る磁気センサー素子の主要部のＸ−Ｙ断面形状は、図６の平面図と同様の形状である。
図６に示す磁気センサー素子８１においては、バッファ層８８、不導体層８９及びバイアス層９０の上に、金属体層９３、誘電体層９２、磁性体層９１が順に形成された近接場光発生部９４を有している点、すなわち、磁性体層９１と磁気センシング部８７との間に誘電体層９２と金属体層９３とが形成されている点で、第１実施形態の磁気センサー素子１と主に異なる。
近接場光発生部９４は、具体的に説明すると、磁性体層９１における金属体層９３側の面の一部に凹部が設けられ、この凹部に誘電体層９２の全体が形成されるとともに、磁性体層９１と金属体層９３とで誘電体層９２を囲み込むような構成となっている。磁性体層９１は、比較的厚く形成しても誘電体層９２に照射される近接場光源が磁気センシング部８７から離れてしまうことが無いため、５００ｎｍないしはそれ以上の膜厚で形成しても構わない。
金属体層９３は、磁気センシング部８７とバッファ層８８を介して接しており、磁気センシング部８７の電極としての役割も兼ねる。
次に、磁気センサー素子８１の製造方法について説明する。図７は、図６の磁気センサー素子の製造工程を順に示す図である。
まず、第１実施形態の図２（ａ）〜（ｃ）と同様の製造工程である図７（ａ）〜（ｃ）の製造工程に示すように、ｎ型ＧａＡｓからなる基板９７上に、膜厚５０ｎｍのＳｉＯ2からなる絶縁膜９８を形成し、磁性体層８２、バッファ層８３、磁化固定層８４、非磁性体層８５、磁化自由層８６の順に積層された磁気抵抗効果素子からなる磁気センシング部８７、バッファ層８８、不導体層８９、バイアス層９０を順に形成する。
次に、バッファ層８８、不導体層８９及びバイアス層９０の上に、金属体層９３、誘電体層９２を順に積層し（図７（ｄ）参照）、誘電体層９２をフォトリソグラフィーで略矩形に加工した後（図７（ｅ）参照）、誘電体層９２とともに金属体層９３を覆うように磁性体層９１を積層する（図７（ｆ）参照）。これらの工程を経て、磁気センサー素子８１は完成する。
本実施形態の磁気センサー素子８１によれば、第１実施形態と同様の作用効果を奏する（第１実施形態における金属体層１３の突起形状部に関する作用効果を除く。）とともに、以下の作用効果をも奏する。磁気センサー素子８１においては、磁性体層９１の磁気センシング部８７側に誘電体層９２が形成されており、誘電体層９２近傍に光軸を有する光ビーム９５を照射することができる。このため、近接場光９６発生箇所が、磁性体層９１の磁気センシング部８７側に位置することになるので、金属体層９３の厚さが薄い場合には、磁気センシング部８７の極近傍で近接場光９６を発生させることができる。従って、光アシスト再生を行う際に、磁気記録媒体を近接場光９６で加熱した後、磁気記録媒体の温度低下が小さいうちに磁気センシング部８７で漏洩磁界を検出できるため、極めて効率の良い近接場光アシスト再生が実現できる。
また、磁性体層９１を厚く形成した場合でも、近接場光９６発生箇所が磁気センシング部８７から離れてしまうことが無いため、磁気信号再生時のノイズ源となる隣接ビットからの漏洩磁界や外部の浮遊磁界を打ち消す効果が高い磁気センサー素子８１を提供できる。
さらに、誘電体層９２が磁性体層９１と金属体層９３とによって周囲を囲まれた形状となっていることにより、誘電体層９２の大きさに相当する微小領域で高強度の電場を得ることができる。従って、誘電体層９２の大きさを制御することによって、発生する近接場光９６のサイズを制御することが可能である。
また、従来の磁気抵抗効果素子に最小で１５ｎｍ程度の膜厚の近接場光発生部９４を追加するだけで、近接場光９６を磁気センシング部８７の極近傍で発生できるため、部材や製造プロセスの増加が軽微であり、安価、軽量な磁気センサー素子８１を提供できるのみならず、高効率な光アシスト再生を実現できる。さらに、上記のように、膜厚増加が僅かであるため、磁性体層９１と磁気センシング部８７との間に近接場光９６発生箇所を形成しても、磁性体層９１が持つノイズ磁界を打ち消す効果を損ねることなく、高い再生分解能を持った磁気センサー素子８１を提供できる。
＜第６実施形態＞
次に、本発明の第６実施形態に係る磁気センサー素子について説明する。図８は、本発明の第６実施形態に係る磁気センサー素子の主要部を磁気記録媒体対向面側から見た際の一部拡大平面図である。なお、第１実施形態の符合１〜１６と同様の部分には、順に符号１０１〜１１６を付け、その説明を省略することがある。本発明の第６実施形態に係る磁気センサー素子の主要部のＸ−Ｙ断面形状は、図８の平面図と同様の形状である。
図８に示す磁気センサー素子１０１においては、バッファ層１０８、不導体層１０９及びバイアス層１１０の上に、金属体層１１３、誘電体層１１２、磁性体層１１１が順に形成された近接場光発生部１１４を有している点、すなわち、磁性体層１１１と磁気センシング部１０７との間に誘電体層１１２と金属体層１１３とが形成されている点で、第１実施形態の磁気センサー素子１と異なる。また、磁気センサー素子１０１においては、金属体層１１３における磁性体層１１１側の面の一部に凹部が設けられ、この凹部に誘電体層１１２の全体が形成されるとともに、磁性体層１１１と金属体層１１３とで誘電体層１１２を囲み込むような構成となっている近接場光発生部１１４を有している点で、第５実施形態の磁気センサー素子８１と異なる。
本実施形態の製造方法は、第５実施形態とほぼ同様であるが、金属体層１１３の一部に誘電体層１１２が埋め込まれた凹部を形成する工程を有している点と、磁性体層１１１に凹部を形成する工程を有していない点とで異なる。
本実施形態の磁気センサー素子１０１によれば、第５実施形態と同様の作用効果を奏する。
＜第７実施形態＞
次に、本発明の第７実施形態に係る磁気センサー素子について説明する。図９は、本発明の第７実施形態に係る磁気センサー素子の主要部を磁気記録媒体対向面側から見た際の一部拡大平面図である。なお、第１実施形態の符合１〜１６と同様の部分には、順に符号１２１〜１３６を付け、その説明を省略することがある。本発明の第７実施形態に係る磁気センサー素子の主要部のＸ−Ｙ断面形状は、図９の平面図と同様の形状である。
図９に示す磁気センサー素子１２１においては、バッファ層１２８、不導体層１２９及びバイアス層１３０の上に、金属体層１３３（第１の金属体層）、誘電体層１３２、金属体層１３７（第２の金属体層）、磁性体層１３１が順に形成された近接場光発生部１３４を有している点、すなわち、磁性体層１３１と磁気センシング部１２７との間に、金属体層１３７と誘電体層１３２と金属体層１３３とが形成されている点で、第１実施形態の磁気センサー素子１と異なる。また、磁気センサー素子１２１においては、金属体層１３３における磁性体層１３１側の面の一部に凹部が設けられ、この凹部に誘電体層１３２の全体が形成されるとともに、磁性体層１３１と接して形成されている金属体層１３３と金属体層１３７とで誘電体層１１２を囲み込むような構成となっている近接場光発生部１３４を有している点で、第６実施形態の磁気センサー素子１０１と異なる。
金属体層１３７には、金属体層１３３と同様、Ａｕ，Ａｇ，Ａｌまたはこれらを主体とする合金材料を用いる。
本実施形態の製造方法は、第６実施形態とほぼ同様であるが、金属体層１３３と磁性体層１３１及び誘電体層１３２との間に金属体層１３７を形成する工程を有している点で異なる。
本実施形態の磁気センサー素子１２１によれば、第５実施形態と同様の作用効果を奏する。
＜第８実施形態＞
次に、本発明の第８実施形態に係る磁気センサー素子について説明する。図１０は、本発明の第８実施形態に係る磁気センサー素子の主要部を磁気記録媒体対向面側から見た際の一部拡大平面図である。なお、第１実施形態の符合１〜１６と同様の部分には、順に符号１４１〜１５６を付け、その説明を省略することがある。本発明の第８実施形態に係る磁気センサー素子の主要部のＸ−Ｙ断面形状は、図１０の平面図と同様の形状である。
図１０に示す磁気センサー素子１４１においては、バッファ層１４８、不導体層１４９及びバイアス層１５０の上に、金属体層１５３（第１の金属体層）、誘電体層１５２、金属体層１５７（第２の金属体層）、磁性体層１５１が順に形成された近接場光発生部１５４を有している点、すなわち、磁性体層１５１と磁気センシング部１４７との間に、金属体層１５７と誘電体層１５２と金属体層１５３とが形成されている点で、第１実施形態の磁気センサー素子１と異なる。また、磁気センサー素子１４１においては、金属体層１５３の凹部の略中央部に突起形状部１５３ａが形成されている点で、第７実施形態の磁気センサー素子１２１と異なる。
金属体層１５７には、金属体層１５３と同様、Ａｕ，Ａｇ，Ａｌまたはこれらを主体とする合金材料を用いる。
本実施形態の製造方法は、第６実施形態とほぼ同様であるが、金属体層１５３の磁性体層１５１側の面において、単なる凹部を形成するのではなく、突起形状部１５３ａを略中央部に有するように加工された凹部を形成する工程を有している点で異なる。
本実施形態の磁気センサー素子１４１によれば、突起形状部１５３ａに光ビーム１５５が照射されることによって、第１及び第５実施形態と同様の作用効果を奏する。
＜第９実施形態＞
次に、本発明の第９実施形態に係る磁気センサー素子について説明する。図１１は、本発明の第９実施形態に係る磁気センサー素子の主要部を磁気記録媒体対向面側から見た際の一部拡大平面図である。なお、第１実施形態の符合１〜１６と同様の部分には、順に符号１６１〜１７６を付け、その説明を省略することがある。本発明の第８実施形態に係る磁気センサー素子の主要部のＸ−Ｙ断面形状は、図１１の平面図と同様の形状である。
図１１に示す磁気センサー素子１６１においては、バッファ層１６８、不導体層１６９及びバイアス層１７０の上に形成された磁性体層１７１における金属体層１７３側の面の一部に凹部が設けられ、この凹部に誘電体層１７２の全体が形成されるとともに、磁性体層１７１と金属体層１７３とで誘電体層１７２を囲み込むような構成となっている近接場光発生部１７４を有している点で、第１実施形態の磁気センサー素子１と異なる。また、磁気センサー素子１６１においては、下層から磁性体層１７１、誘電体層１７２、金属体層１７３の積層順の近接場光発生部１７４を有している点で、下層から金属体層９３、誘電体層９２、磁性体層９１の積層順の近接場光発生部９４を有している第５実施形態の磁気センサー素子８１と異なる。
本実施形態の製造方法は、第５実施形態とバッファ層１６８、不導体層１６９及びバイアス層１７０を形成する工程までは同様であるが、その後の工程が異なる。具体的には、金属体層１７３を形成する前に誘電体層１７２が埋め込まれる凹部が形成された磁性体層１７１を、バッファ層１６８、不導体層１６９及びバイアス層１７０の上に形成する工程を有している点で異なる。
本実施形態の磁気センサー素子１６１によれば、第５実施形態と同様の作用効果を奏する。
＜第１０実施形態＞
次に、本発明の第１０実施形態に係る磁気センサー素子について説明する。図１２は、本発明の第１０実施形態に係る磁気センサー素子の主要部を磁気記録媒体対向面側から見た際の一部拡大平面図である。なお、第１実施形態の符合１〜１６と同様の部分には、順に符号１８１〜１９６を付け、その説明を省略することがある。本発明の第８実施形態に係る磁気センサー素子の主要部のＸ−Ｙ断面形状は、図１２の平面図と同様の形状である。
図１２に示す磁気センサー素子１８１においては、バッファ層１８８、不導体層１８９及びバイアス層１９０の上に、磁性体層１９１、金属体層１９７が順に形成され、金属体層１９７（第２の金属体層）における金属体層１９３（第１の金属体層）側の面の一部に凹部が設けられ、この凹部に誘電体層１９２の全体が形成されるとともに、金属体層１９３と金属体層１９７とで誘電体層１９２を囲み込むような構成となっている近接場光発生部１９４を有している点で、第１実施形態の磁気センサー素子１と異なる。また、磁気センサー素子１８１においては、下層から磁性体層１９１、金属体層１９７、誘電体層１９２、金属体層１９３の積層順の近接場光発生部１９４を有している点で、下層から金属体層１３３、誘電体層１３２、金属体層１３７、磁性体層１３１の積層順の近接場光発生部１３４を有している第７実施形態の磁気センサー素子８１と異なる。
本実施形態の製造方法は、第７実施形態とほぼ同様であるが、近接場光発生部１９４の製造工程における積層順が、下層から磁性体層１９１、金属体層１９７、誘電体層１９２、金属体層１９３となっている点で異なる。
本実施形態の磁気センサー素子１６１によれば、第７実施形態と同様の作用効果を奏する。
＜第１１実施形態＞
次に、本発明の第１１実施形態に係る磁気再生ヘッドについて説明する。図１３は、本発明の第１１実施形態に係る磁気再生ヘッドの主要部の斜視図である。図１４は、図１３の磁気再生ヘッドの側面（Ｙ−Ｚ平面）図である。なお、第１実施形態の符合１〜１６と同様の部分には、順に符号２０１〜２１６を付け、その説明を省略することがある。
本実施形態の磁気再生ヘッド１００１は、ＳｉＯ2からなる絶縁層２１７を介して基板３０１に実装される磁気センサー素子２０１と、この磁気センサー素子２０１における近接場光発生部２１４に光ビーム２１５を照射するレーザー光源４０１と、光ビーム２１５のうちの一部が磁気センシング部２０７に照射されないように遮光するための遮光体５０１とを備えている。
磁気センサー素子２０１は、第１実施形態の磁気センサー素子１と同構成の素子である。ただし、金属体層１３と磁性体層２１１との間の距離は、光ビーム２１５が照射される範囲内（ビームスポット内）において、光ビーム２１５の波長よりも小さくなるよう設定する。このようにすれば、磁気センサー素子２０１の磁気記録媒体対向面に光ビーム２１５の透過光（Far Field光）の通過を防ぐことができ、近接場光２１６のみを得ることが可能となる。
基板３０１は、磁気記録媒体対向面に、ＡＢＳ（Air Bearing Surface）面形状３０２を有している。ＡＢＳ面形状３０２は磁気再生ヘッド１００１が磁気記録媒体上を浮上する際に、磁気再生ヘッド１００１と磁気記録媒体との間の空気の流れを制御して、磁気再生ヘッド１００１の浮上高さを５〜１０ｎｍ程度に調整するために磁気記録媒体対向面に凸形状に形成されるものであり、従来のハードディスク装置に用いられる再生ヘッドのスライダにおいて一般的に用いられるものである。
レーザー光源４０１は、基板３０１上の磁気センサー素子２０１が設けられている平面と同平面に形成されている。金属体層２１３にＡｕを主体とする材料を用いる場合、レーザー光源４０１には、６００ｎｍから１μｍ程度の半導体レーザー、例えば、波長が７５０〜８５０ｎｍ程度のＧａＡｌＡｓ系半導体レーザーや、波長が６２０〜６８０ｎｍ程度のＧａＡｌＩｎＰ系半導体レーザー、さらには、波長が４０５ｎｍ近傍のＧａＮ系半導体レーザー等を用いる。金属体層２１３にＡｇ，Ａｌを主体とする材料を用いる場合には、６００ｎｍ以下の短波長半導体レーザーを用いる。
また、レーザー光源４０１の電極として、電極層４０２と電極層４０３とが、それぞれレーザー光源４０１上と基板３０１上とに形成されている。
遮光体５０１は、磁気センサー素子２０１の光ビーム２１５照射面近傍の基板３０１上に形成され、磁気センシング部２０７に照射される光ビーム２１５を遮光する高さに形成されている。遮光体５０１に用いる材料は透過率の低い材料であれば良く、特に限定するものではないが、Ａｕ，Ａｇ，Ａｌ，Ｃｕ，Ｐｔ，Ｒｕ，Ｔａやこれらの合金を用いることができる。特に、熱伝導率が高い、Ａｕ，Ａｕ，Ｃｕ等の材料を用いれば、放熱体としての効果も奏する。遮光体５０１のＺ方向の厚みは、光ビーム２１５を遮光できる厚みであればよく、例えば５０ｎｍ以上の膜厚で形成される。また、Ｘ方向には、光ビーム２１５のスポット径よりも大きな幅で形成される。一変形例として、高い放熱効果を得ようとする場合にはＸ方向に、基板３０１の両端まで形成してもよい。
次に、磁気再生ヘッド１００１の製造方法について説明する。ここでは、レーザー光源４０１には、ＧａＡｌＩｎＰ系半導体レーザーを用いたものについて示す。
まず、レーザー光源４０１をｎ型ＧａＡｓから成る基板３０１上にＭＯＣＶＤ装置を用いて形成する。具体的には、バッファ層としてｎ型ＧａＩｎＰを３００ｎｍの膜厚で形成し、続いて、ｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層を膜厚１μｍで、ＧａＩｎＰから成る活性層を膜厚６０ｎｍで、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層を膜厚１．２μｍで、それぞれ形成する。ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層の一部にはエッチングを施し、ストライプ状のリッジ構造を形成した上で、リッジ構造上部に膜厚２００ｎｍのｐ型ＧａＩｎＰからなるキャップ層を形成する。リッジ構造以外の領域は膜厚７００ｎｍのｎ型ＧａＡｓブロック層を形成し、さらにこれらの上部にｐ型ＧａＡｓからなるコンタクト層、Ｚｎ／Ａｕ層からなるｐ型の電極層４０２を形成する。一方、ｎ型ＧａＡｓ基板３０１上にＧｅ／Ａｕを形成し、これをｎ型の電極層４０３とする。なお、これらはいずれも公知の半導体レーザーの構造および製造法を用いるものである。続いて、磁気センサー素子２０１を第１実施形態の磁気センサー素子１と同様の方法で、基板３０１上に形成する。続いて、基板３０１の磁気記録媒体対向面にＡＢＳ面形状３０２をエッチング法で加工形成し、磁気再生ヘッド１００１が完成する。
次に、磁気再生ヘッド１００１の動作について説明する。まず、ｐ型の電極層４０２とｎ型の電極層４０３との間に通電し、レーザー光源４０１から光ビーム２１５を発生させる。光ビーム２１５の光軸は、磁性体層２１１と金属体層２１３の突起先端部との間に形成された誘電体層２１２近傍に設定されており、この位置に光ビーム２１５が照射される。光ビーム２１５が照射されると、誘電体層２１２と金属体層２１３との界面を表面プラズモンが伝播して、光ビーム２１５の入射面と反対側の面（磁気記録媒体対向面）に達し、金属体層２１３の突起形状部の先端近傍でプラズモンの集中（電場の集中）が起こることから、光ビーム２１５の入射面と反対側の面（磁気記録媒体対向面）の金属体層２１３の突起形状部の先端近傍で、光ビーム２１５の波長よりも小さなサイズの近接場光２１６が発生する。このとき、誘電体層２１２を挟んで金属体層２１３の突起形状部の先端と対向する磁性体層２１１とが、金属体層２１３との相互作用（多重干渉）によって近接場光２１６の強度を増幅する。このようにして生成された近接場光２１６を磁気記録媒体に照射することで磁気記録媒体の加熱が行われ、磁気センシング部２０７（より詳しくは磁化自由層２０６）によって磁気情報が検出される。
本実施形態によれば、第１実施形態と同様の磁気センサー素子２０１とレーザー光源４０１とが一体化された磁気再生ヘッドを提供できるので、磁気センサー素子２０１に対する光ビーム２１５の照射位置決め精度が極めて高く、高精度な光アシスト再生を実現できるとともに、超小型の光アシスト再生用の磁気再生ヘッド１００１を提供できる。
また、上述のような遮光体５０１を形成しているので、磁気センシング部２０７の温度上昇を抑え、近接場光２１６発生源である磁性体層２１１、誘電体層２１２、金属体層２１３近傍にのみ光ビーム２１５を照射できる。これにより、磁気センシング部２０７の磁界検出性能を損なうことなく、近接場光２１６を用いた効率的な光アシスト再生が実現できる。
このようにＡＢＳ面形状３０２を基板３０１に形成することによって、基板３０１を磁気再生ヘッド１００１のスライダとして用いることができるので、磁気再生ヘッド１００１をハードディスク装置内のサスペンションアームに取り付ければ、磁気センサー素子２０１から発生する近接場光２１６によってハードディスク装置内の磁気記録媒体を加熱することができ、近接場光２１６を用いた光アシスト再生を実現できる。
ここで、本実施形態の一変形例として、基板３０１は、単なる１層の半導体基板でもよいし、例えば、複数層積層された半導体層からなる基体を用いてもよい。
また、本実施形態の磁気再生ヘッド１００１においては、レーザー光源４０１と磁気センサー素子２０１との間は、空隙としても良く、ＳｉＯ2やＳｉＮ，Ａｌ2Ｏ3やＡｌＮに代表される透過率の高い誘電体で覆っても良い。さらには、光ビーム２１５の経路に光導波路を形成してもよい。
＜第１２実施形態＞
次に、本発明の第１２実施形態に係る磁気再生装置について説明する。図１５は、本発明の第１２実施形態に係る磁気再生装置の摸式構成図である。
本実施形態に係る磁気再生装置２００１は、第１１実施形態と同構成の磁気再生ヘッド磁気再生ヘッド１００２と、ディスク状の磁気記録媒体６０１と、磁気記録媒体６０１を回転駆動するためのスピンドル６０２と、磁気再生ヘッド１００２を支持固定するサスペンションアーム６０３と、サスペンションアーム６０３を磁気記録媒体６０１上で駆動するボイスコイルモーター６０４と、これらを制御するための制御回路６０５とを含んで成る。制御回路６０５には、スピンドル６０２の回転駆動を制御する回転駆動制御装置６０６と、磁気再生ヘッド１００２と信号をやり取りする信号処理装置６０７と、磁気再生ヘッド１００２に形成された光源の出力を制御する出力制御装置６０８と、読み出した情報を蓄積するためのメモリ装置６０９とが含まれる。これらの構成は磁気再生ヘッド１００２を除いて、何れも公知のハードディスクに用いられる構成である。
磁気再生ヘッド１００２における磁気センサー素子は、近接場光の発生位置よりも磁気センシング部が媒体移動方向の後端側に配置される。このように配置することで、光アシスト再生時に、磁気記録媒体６０１の加熱領域を効率的に磁気センシング部（より詳しくは磁化自由層）の直下に移動させることが可能となる。
磁気記録媒体６０１には、例えばディスク状のガラス基体上に、記録層としてフェリ磁性体であるＴｂＦｅＣｏを膜厚５０ｎｍで形成したものを用いることができる。ここでＴｂＦｅＣｏは光アシスト再生が可能となるように、例えば、室温において保磁力Ｈcが１０ｋＯｅ以上であり、かつ、トータル磁化がほぼ０となる補償温度となるように組成を調整する。また、磁化が消失するキュリー温度は約２００℃程度となるように組成調整する。磁気記録媒体６０１の記録層上には、この記録層を保護する目的でＣ膜を膜厚５ｎｍ程度で形成し、さらに潤滑剤を膜厚１ｎｍで塗布形成する。
スピンドル６０２の回転数は、記録再生を安定に行うことができる回転数であればよく、特に限定するものでは無いが、例えば１８００ｒｐｍから７２００ｒｐｍの回転数を用いることができる。
次に、磁気再生装置２００１の動作について説明する。電源が投入されると、磁気再生ヘッド１００２は、スピンドル６０２の回転に伴って生じる空気流によって５〜１０ｎｍ程度の浮上高さで磁気記録媒体６０１上を浮上する。続いて、磁気再生ヘッド１００２のレーザー光源に通電し、光ビームを発生させ、これを磁気再生ヘッド１００２の磁気センサー素子に照射する。これにより、磁気センサー素子から光ビームの波長よりも小さなサイズの近接場光が発生する。このとき制御回路６０５に含まれる出力制御装置６０８は良好な再生信号品質が得られるように、磁気再生ヘッド１００２におけるレーザー光源の出力を調整する。近接場光が磁気記録媒体６０１に照射されると、磁気記録媒体６０１の記録層が局所的に加熱され、局所加熱箇所の磁気ビットのみから漏洩磁界が発生する。近接場光によって局所加熱された磁気記録媒体６０１上の加熱領域は、磁気記録媒体６０１の移動に伴って、磁気再生ヘッド１００１の近接場光発生位置よりも媒体移動方向の後端側に形成された磁気センシング部の直下へと移動する。情報記録領域からの漏洩磁界を磁気センシング部の磁化自由層が検出する。これを電気信号に変換して記録情報を読み出す。そして、磁気情報の再生は終了する。
本実施形態によれば、第１１実施形態の磁気再生ヘッド１００１と同様の効果を奏するとともに、磁気記録媒体６０１の加熱領域を効率的に磁気再生ヘッド１００２における磁気センサー素子直下に移動させることが可能となり、光アシスト再生を効率よく実現でき、高密度な磁気記録が可能な磁気記録再生装置２００１を提供できる。
次に、本発明の実施例について説明する。各実施例では、第１〜第７実施形態の磁気センサー素子と同構成の各素子についてシミュレーションを行った。その方法と結果とを以下に示す。なお、下記各実施例のシミュレーションに用いる素子の構成は、各実施形態の磁気センサー素子のいずれかと同構成であるので、説明の便宜のため、同部位については同符合を用いて説明することがある。
（実施例１）
図１に示す第１実施形態の磁気センサー素子１と同構成の素子について、金属体層１３の突起形状部の先端付近に波長６８０ｎｍの光ビーム１５を照射した場合の磁気記録媒体対向面における電場強度を、ＦＤＴＤ（Finite Difference Time Domain）法を用いてシミュレーションした。その結果を図１６に示す。なお、シミュレーションに際しては光ビーム１５の強度分布をガウス分布とし、スポット径を７００ｎｍとした。また、入射光の偏向方向は図１６中のＹ方向とした。光ビーム１５の電場のピーク強度は１（Ｖ／ｍ）2とした。また、金属体層１３の突起形状部の先端と、磁性体層１１との距離は２５ｎｍとした。
図１６に示すように、光ビーム１５の照射によって、媒体対向面（光ビーム１５の入射面と反対側の面）では金属体層１３の突起形状部の先端近傍で電場の集中が起こるとともに、磁性体層１１との間の相互作用（多重干渉）によって電場強度が増幅され、光ビーム１５の電場ピーク強度よりも遥かに大きな５０（Ｖ／ｍ）2を超える電場強度が得られた。このような強度の大きな電場は、金属体層１３の突起形状部の先端から媒体方向（Ｚが負の方向）に数１０ｎｍ程度以下の近接した距離でのみ確認でき、上記の電場が近接場光であることを示している。
このように、磁気センサー素子１の磁性体層１１、誘電体層１２および金属体層１３を連続積層形成した構成を近接場光発生部１４とすることによって、入射した光ビーム１５よりも大きな電場強度が得られることが確認できた。このような磁気センサー素子１は、金属体層１３の突起形状部の先端と、磁気センシング部７のトラック幅方向（図１及び図１６中Ｘ方向）中心との位置合わせが精度良く行える薄膜形成法とフォトリソグラフィーで製造可能である。
（実施例２）
図１に示す第１実施形態の磁気センサー素子１と同構成の素子における、金属体層１３と磁性体層１１との間隔を変化させた場合の電場強度の変化について、ＦＤＴＤ法を用いたシミュレーションを行った。その結果を図１７に示す。図１７における横軸は、金属体層１３の突起形状部の先端と磁性体層１１との間の距離ｈを、縦軸は、磁気記録媒体対向面における電場強度を示している。
なお、金属体層１３と磁性体層１１との間隔を変化させた以外の条件は、実施例１のシミュレーション条件と同じである。金属体層１３の突起形状部の先端と磁性体層１１との距離においては、光ビーム１５の透過光成分（far field成分）が金属体層１３の周辺から通過しないようにする観点、および、近接場光１６と磁気センシング部７とを近付ける観点から、１００ｎｍ以下程度とすることが望ましいと考えられる。従って、本実施例では、金属体層１３の突起形状部の先端と磁性体層１１との距離が１００ｎｍ以下の範囲についてシミュレーションを行った。
図５に示すように、金属体層１３の突起形状部の先端と磁性体層１１との距離を１００ｎｍから小さくして行くと、金属体層１３の突起形状部の先端と磁性体層１１との間で相互作用（多重干渉）が生じることによって電場強度が増幅される効果が見られ、距離が２０ｎｍ程度で１００（Ｖ／ｍ）2程度の大きな電場強度が得られる結果となった。金属体層１３の突起形状部の先端と磁性体層１１との距離が２０ｎｍよりも小さくなると、誘電体層１２が薄くなることで表面プラズモンが伝播しにくくなり、得られる電場強度も小さくなるが、５ｎｍ以上の距離で光ビーム１５の電場強度（１（Ｖ／ｍ）2）よりも十分大きな電場強度が得られた。
従って、金属体層１３の突起形状部の先端と磁性体層１１との距離は、５ｎｍから１００ｎｍ程度の範囲とすることで、高強度の近接場光１６を得ることができる。更に望ましくは、金属体層１３と磁性体層１１との間の相互作用（多重干渉）による電場強度の増幅効果が特に強い、１５ｎｍから５０ｎｍの範囲にすると良い。
（実施例３）
図３に示す第２実施形態の磁気センサー素子２１と同構成の素子について、実施例１と同じ条件でＦＤＴＤ法を用いたシミュレーションを行った。すなわち、金属体層３３の突起形状部の先端付近に波長６８０ｎｍの光ビーム３５を照射し、磁気記録媒体対向面における電場強度をシミュレーションした。その結果を図１８に示す。
シミュレーションに際しては実施例１と同様に、光ビーム３５の強度分布をガウス分布とし、スポット径を７００ｎｍとした。また、入射光の偏向方向は図１８中のＹ方向とした。光ビーム３５の電場のピーク強度は１（Ｖ／ｍ）2とした。また、金属体層３３の突起形状部の先端と、磁性体層３１との距離は２５ｎｍとした。
図１８に示すように、光ビームの照射によって、金属体層３３の突起形状部の先端近傍では、電場の集中が起こり、第１実施形態で得られた電場ピーク強度よりもさらに大きな１００（Ｖ／ｍ）2を超える電場強度が得られた。このように、第２実施形態の磁気センサー素子２１のように、金属体層３７を誘電体層３２に接して形成した構成では、第１実施形態の磁気センサー素子１よりも大きな電場の集中が得られることを確認できた。
（実施例４）
図３に示す第２実施形態の磁気センサー素子２１と同構成の素子における、金属体層３３と金属体層３７との間隔を変化させた場合の電場強度の変化について、ＦＤＴＤ法を用いたシミュレーションを行った。その結果を図１９に示す。図１９における横軸は、金属体層３３の突起形状部の先端と金属体層３７との間の距離ｈを、縦軸は、媒体対向面における電場強度を示している。図１９には、実施例２の結果も合わせて示した。なお、金属体層３３と金属体層３７との間隔を変化させた以外の条件は実施例３のシミュレーション条件と同じである。
図１９に示すように、金属体層３３の突起形状部の先端と金属体層３７との距離が２ｎｍ以上１００ｎｍ以下の範囲で第１実施形態よりも高い電場強度が得られ、磁性体層３１に接して金属体層３７を形成することで、実施例２より高い電場増強効果が得られることが確認できた。これは、金属体層３７が、プラズモンの吸収が少なく、表面プラズモンをより効率的に発生・伝播できる層なので、プラズモンの増幅効果がより強くなり、高強度の近接場光を得ることができるからである。また、金属体層３３の突起形状部の先端と金属体層３７との距離が１５ｎｍ以上７０ｎｍ以下の範囲では、電場強度が実施例２における最高値よりも大きくなるので、この１５ｎｍ以上７０ｎｍ以下の範囲が特に望ましいことがわかる。
（実施例５）
図３に示す第２実施形態の磁気センサー素子２１と同構成の素子における金属体層３７の膜厚と電場強度との関係について、ＦＤＴＤ法を用いたシミュレーションを行った。その結果を図２０に示す。なお、本実施例において、金属体層３７の膜厚を変化させた以外の条件は実施例３のシミュレーション条件と同じである。
図２０に示すように、金属体層３７の膜厚が２ｎｍ以上において、実施例１で示した金属体層３７が無い場合（膜厚＝０ｎｍ）よりも大きな電場強度が得られた。金属体層３７の膜厚は、近接場光源と磁気センシング部２７とを近接場光が達する範囲程度に近付ける観点から１００ｎｍ以下とすることが望ましいと考えられ、このことから、２ｎｍから１００ｎｍ程度の範囲とすることが望ましい。
（実施例６）
図４に示す第３実施形態の磁気センサー素子４１と同構成の素子について、実施例１と同じ条件でＦＤＴＤ法を用いたシミュレーションを行った。その結果を図２１に示す。
シミュレーションに際しては実施例１と同様に、光ビーム５５の強度分布をガウス分布とし、スポット径を７００ｎｍとした。また、入射光の偏向方向は図２１中のＹ方向とした。光ビーム５５の電場のピーク強度は１（Ｖ／ｍ）2とした。
図２１に示すように、光ビームの照射によって、金属体層５３の突起形状部の先端近傍では、電場の集中が起こり、光ビーム５５の電場強度である１（Ｖ／ｍ）2を超える電場強度が得られ、金属体層５３と磁性体層５１との間に電場が閉じ込められ、強度が光ビーム５５のピーク強度よりも増強される結果が得られた。
ここで、本実施例で得られた電場強度は、第１又は第２実施形態の磁気センサーと同構成の素子についての実施例１〜５で得られた値よりも小さな値ではあるが、磁性体層５１の上部が金属体層５３の突起形状部に沿った窪み形状を有していることによって、実施例１〜５の場合に比べて電場がより狭い範囲に閉じ込められた結果、特にトラック幅方向（図２１中Ｘ方向）に極めて小さな領域で電場集中が生じていることが確認できた。すなわち、第１又は第２実施形態の磁気センサーと同構成の素子についての実施例１〜５の場合に比べて、より小さなサイズの近接場光５６を発生可能であることを示している。
この結果から、第３実施形態の磁気センサー素子４１を磁気再生ヘッドに用いて光アシスト再生を行った場合、第１、第２実施形態の磁気センサー素子１、２１の効果に加えて、磁気記録媒体をより局所的に加熱することが可能となり、より高い分解能で磁気情報を再生可能である。
（実施例７）
図５に示す第４実施形態の磁気センサー素子６１と同構成の素子について、金属体層７７の膜厚を２０ｎｍとして、実施例１と同じ条件でＦＤＴＤ法を用いたシミュレーションを行った。その結果を図２２に示す。
図２２に示すように、金属体層７７を有している第４実施形態の磁気センサー素子１と同様の素子においても、実施例６と同様に光ビーム７５の電場強度である１（Ｖ／ｍ）2を超える電場強度が得られ、金属体層７３と磁性体層７１との間に電場が閉じ込められ、強度が光ビーム７５のピーク強度よりも増強される結果が得られた。
また、実施例６と同様に、磁性体層７１の上部が金属体層７３の突起形状部に沿った窪み形状を有していることによって、第１又は第２実施形態の磁気センサーと同構成の素子についての実施例１〜５の場合に比べて電場がより狭い範囲に閉じ込められた結果、特にトラック幅方向（図２２中Ｘ方向）に極めて小さな領域で電場集中が生じていることが確認できた。すなわち、第１又は第２実施形態の磁気センサーと同構成の素子についての実施例１〜５に比べて、より小さなサイズの近接場光７６を発生可能であることを示している。
（実施例８）
図６に示す第５実施形態の磁気センサー素子８１と同構成の素子について、実施例１と同じ条件でＦＤＴＤ法を用いたシミュレーションを行った。その結果を図２３に示した。
シミュレーションに際しては実施例１と同様に、光ビーム９５の強度分布をガウス分布とし、スポット径を７００ｎｍとした。また、入射光の偏向方向は図２３中のＹ方向とした。光ビーム９５の電場のピーク強度は１（Ｖ／ｍ）2とした。また、誘電体層９２のＸ方向の長さ（幅）は６０ｎｍとし、Ｙ方向の長さ（高さ）を、１ｎｍとした。また金属体層９３の膜厚は２０ｎｍとした。
図２３に示すように、光ビームの照射によって、磁性体層９１と金属体層９３との間の相互作用（多重干渉）による電場増幅が起こり、誘電体層９２において光ビーム９５の電場ピーク強度である１（Ｖ／ｍ）2を超える電場強度が得られた。
（実施例９）
図６に示す第５実施形態の磁気センサー素子８１と同構成の素子について、誘電体層９２のＹ方向の長さ（高さ）ｈとＸ方向の長さ（幅）ｗとをそれぞれ変化させた場合の電場強度（媒体対向面における）の変化をシミュレーションした。なお、誘電体層９２のＹ方向の長さ（高さ）ｈとＸ方向の長さ（幅）ｗとを変化させた以外の条件は実施例８のシミュレーション条件と同じである。
図２４には、上述の誘電体層９２のＹ方向の長さ（高さ）ｈを変化させた場合についてシミュレーションした結果を示した。このときの誘電体層９２のＸ方向の長さ（幅）は６０ｎｍとした。図２４に示すように、誘電体層９２のＹ方向の長さ（高さ）ｈが５ｎｍ以上２０ｎｍ以下の範囲で、電場強度が光ビーム９５の電場ピーク強度である１（Ｖ／ｍ）2を上回り、磁性体層９１と金属体層９３との間に電場が閉じ込められたことによる増強効果が見られた。このことから、誘電体層９２のＹ方向の長さ（高さ）ｈは５ｎｍ以上２０ｎｍ以下とすることが特に望ましいことがわかる。
図２５には、誘電体層９２のＸ方向の長さ（幅）ｗを変化させた場合についてシミュレーションした結果を示した。このときの誘電体層９２のＹ方向の長さ（高さ）は１０ｎｍとした。図２５に示すように、誘電体層９２のＸ方向の長さ（幅）ｗが５０ｎｍ以上の場合において、電場強度が光ビーム９５の電場ピーク強度である１（Ｖ／ｍ）2を上回り、電場の増強効果が見られた。一方で、誘電体層９５のＸ方向の長さ（幅）ｗが１００ｎｍを超えると、近接場光の発生領域の幅が磁気センシング部８７の幅よりも広くなり、隣接トラックまでも光アシスト再生してしまうおそれがあることから、誘電体層９２のＸ方向の長さ（幅）ｗは５０ｎｍ以上１００ｎｍ以下とすることが特に望ましい。
（実施例１０）
図６に示す第５実施形態の磁気センサー素子８１と同構成の素子における、金属体層９３の膜厚と電場強度との関係について、シミュレーションを行った。その結果を図２６に示す。なお、金属体層９３の膜厚を変化させた以外の条件は実施例８のシミュレーション条件と同じである。
図２６に示すように、第５実施形態の磁気センサー素子８１における金属体層９３の膜厚が８ｎｍ以上で、光ビーム９５の電場ピーク強度である１（Ｖ／ｍ）2を上回る値が得られた。また、金属体層９３の膜厚は、近接場光源と磁気センシング部８７とを近接場光が達する範囲程度に近付ける観点から１００ｎｍ以下とすることが望ましいと考えられ、このことから、８ｎｍ以上１００ｎｍ以下の範囲とすることが望ましい。
（実施例１１）
図８に示す第６実施形態の磁気センサー素子１０１と同構成の素子について、実施例８と同じ条件でシミュレーションを行った。その結果を図２７に示す。
図２７に示すように、第６実施形態の磁気センサー素子１０１と同様、誘電体層１１２の側部にも金属体層１１３が接するように形成した場合、５（Ｖ／ｍ）2を上回る電場強度が得られ、下面のみに接する場合（２（Ｖ／ｍ）2程度）よりも高い増幅効果が得られることが確認できた。
（実施例１２）
図９に示す第７実施形態の磁気センサー素子１２１と同構成の素子について、実施例８と同じ条件でシミュレーションを行った。その結果を図２８に示す。
図２８に示すように、第７実施形態の磁気センサー素子１２１と同様、誘電体層１３２が金属体層１３３および金属体層１３７に囲まれた形態とした場合、２０（Ｖ／ｍ）2を上回る電場強度が得られ、下面のみに接する場合（２（Ｖ／ｍ）2程度）や、実施例１１で示した誘電体層１１２の側部にも金属体層１１３が接するように形成した場合よりも、さらに高い増幅効果が得られることが確認できた。
（実施例１３）
図１０に示す第８実施形態の磁気センサー素子１４１と同構成の素子について、実施例８と同じ条件でシミュレーションを行った。その結果を図２９に示す。
図２９の結果から、１００（Ｖ／ｍ）2を上回る極めて強い電場増強効果が得られ、且つ、極めて小さなエリアに電場集中が起こっていることが確認できる。
なお、本発明は、特許請求の範囲を逸脱しない範囲で設計変更できるものであり、上記実施形態や実施例に限定されるものではない。例えば、図示しないが、第１１、１２実施形態の変形例として、第２〜第１０実施形態の各磁気センサー素子を、第１１、１２実施形態における磁気センサー素子の代わりに用いることもできる。
第５〜第７実施形態においては、誘電体層の断面形状を矩形とした場合について示したが、これ以外の形状としても構わない。例えば三角形形状や、台形形状を用いることができる。この他にも、例えば図１０に示した第８実施形態における金属体層１５３に埋め込まれた誘電体層１５２のような形状の誘電体層とし、金属体層１５３と同様の構成の金属体層とともに用いても良い。
また、上記各実施形態において、本発明の磁気再生センサーは、必ずしも上述した製造方法で製造される必要は無く、各実施形態と同様の構成が得られるものであればどのような製造方法でもよい。例えば、上述の各実施形態における磁気再生センサーの製造方法において、磁気センシング部と近接場光を発生する近接場光発生部（磁性体層、誘電体層、金属体層（上述の実施形態によっては別の金属体層も含む）からなる）とを形成する順序は逆でも良い。すなわち、先に近接場光発生部が形成され、その後に磁気センシング部が形成されるようにしても構わない。このとき、近接場光によって加熱された磁気記録媒体の加熱領域が効率的に磁化自由層の直下に届くようにするために、磁気センシング部の磁化自由層、非磁性体層、磁化固定層の積層順についても逆順にして、磁化自由層が近接場光発生部に近くなる順序で磁気センシング部を形成してもよい。
上記のように、磁気センシング部と近接場光源の形成順を逆にする場合には、第１２実施形態における磁気再生装置２００１の磁気再生ヘッド１００２において、近接場光の発生位置よりも磁気センシング部が磁気記録媒体６０１移動方向の後端側に配置されるようにするために、サスペンションアーム６０３に対する磁気再生ヘッド１００２の取り付け方向をトラック長さ方向に反転させてもよい。
また、第１１実施形態において、レーザー光源４０１は必ずしも磁気センサー素子２０１と同一基板上に形成されなくても良い。このときは、例えば、磁気再生装置に用いる際、磁気再生装置の磁気再生ヘッドを支持するサスペンションアーム上にレーザー光源を形成し、光導波路を用いて磁気センサー素子２０１に光ビームを引き込んで照射する構成とすればよい。
さらに、上記光導波路の出射端部を絞って、光ビームが近接場光発生源の極近傍のみに照射されるようにしても構わない。第５〜第１０実施形態においては、上記の出射端部が絞られた光導波路の先端と誘電体層と一体形成されていても構わない。このようにすれば、光ビームが磁気センシング部に照射されることを防ぐことができるため、磁気センシング部が過剰に熱せられて素子特性が劣化することを防ぐ効果が得られる。
また、上記のように、レーザー光源を磁気センサー素子と同一基板上に形成しない場合、基板には、一般的な磁気ヘッドに用いられるアルチック（Ａｌ2Ｏ3・ＴｉＣ）を用いても良い。
また、第１〜第１２実施形態において、磁気再生ヘッドの磁気記録媒体との対向面には、磁気記録媒体との接触による損傷を防ぐ目的で潤滑剤が塗布または成膜されていても構わない。
また、第１〜第１２実施形態において、磁気センシング部に対して近接場光発生部と反対側に形成されている磁性体層が、絶縁体層であってもよい。
ここで、参考形態に係る光アシスト磁気記録用の磁気記録再生素子について説明する。図３０は、参考形態に係る光アシスト磁気記録用の磁気記録再生素子の主要部を磁気記録媒体対向面側から見た際の一部拡大平面図である。なお、第１実施形態の符合２〜１２と同様の部分には、順に符号２２２〜２３２を付け、その説明を省略することがある。本参考形態に係る光アシスト磁気記録用の磁気記録再生素子の主要部のＸ−Ｙ断面形状は、図３０の平面図と同様の形状である。
本参考形態に係る光アシスト磁気記録用の磁気記録再生素子２２１は、第１実施形態の磁気センサー素子１における誘電体層１２及び金属体層１３の代わりに、誘電体層２３２、金属体層２３３及び誘電体層２３４を用いたものである。
金属体層２３３は、Ａｕ，Ｐｔ，Ａｇ，Ｃｕなどの電気伝導率が高い非磁性体金属からなり、電極２３３ａ、２３３ｂと、これらを接続するとともに、凸形状とこの凸形状に沿った凹部形状とを有する湾曲した狭窄部２３３ｃとを備えている。狭窄部２３３ｃの凹部形状側部分には、狭窄部２３３ｃを誘電体層２３２とともに挟み込む誘電体層２３４が埋め込まれている。誘電体層２３２及び誘電体層２３４は、第１実施形態における誘電体層１２と同様の材質からなる。
なお、金属体層２３３は、特開２００４−３０３２９９号公報の図３に開示されているような光アシスト磁気記録用電磁界発生素子の狭窄部の凸形状を有したものである。この文献に開示されている光アシスト磁気記録用電磁界発生素子は、Ａｕ，Ｐｔ，Ａｇ，Ｃｕなどの電気伝導率が高い金属からなる狭窄部にレーザー光を照射し、上記狭窄部の突起形状において表面プラズモンを励起することで、近接場光を発生させるものである。同時に、上記狭窄部に電流を流し、これを磁界発生源として用いることにより、上記狭窄部から記録用の磁界を発生させるものである。このような電磁界発生素子を記録素子に用いれば、近接場光と記録磁界とをほぼ同一箇所から発生させることができるため、近接場光を用いた光アシスト磁気記録用の記録素子として好適なものである。
次に、磁気記録再生素子２２１における近接場光の発生原理について説明する。電極２３３ａ、２３３ｂ間には電流（図３０における点線矢印）が流され、狭窄部２３３ｃにおいて電流が狭窄される。このとき、狭窄部２３３ｃ近傍では、右ねじの法則により、磁界２３５ａ、２３５ｂが生じる。そして、狭窄部２３３ｃ近傍に光ビーム（図示せず）を照射すれば、狭窄部の凸形状を第１実施形態における金属体層１３の突起形状部として適用すれば、第１実施形態と同様、狭窄部２３３ｃと磁性体層２３１との間の相互作用（多重干渉）によって増強された高強度の近接場光（図示せず）を得ることができる。
上記構成によれば、単一のレーザー光源を用いて光アシスト磁気記録及び光アシスト再生の両方を実現できる磁気記録再生素子２２１を提供できる。
また、磁気記録再生素子２２１の金属体層２３３は非磁性体金属で形成されていることから、非通電時に磁界が発生することが無く、磁気センシング部２２７の近傍に形成しても、従来の磁性体からなる記録素子から生じるような残留磁界によって、磁気センシング部２２７における信号磁界検出を妨げるおそれが無い。
また、磁気記録再生素子２２１の誘電体層２３２、金属体層２３３及び誘電体層２３４を、第２から第４実施形態において適宜変更（例えば、狭窄部２３３ｃの凸形状に沿った形状を有する誘電体層、別の金属体層、又は磁性体層に適宜変更）して適用しても、本参考形態と同様、狭窄部２３３ｃの凸形状の先端で増強された強力な近接場光が得られ、従来よりも効率的な光アシスト磁気記録および光アシスト再生を同時に実現できる効果が得られる。
本発明の第１実施形態に係る磁気センサー素子の主要部を磁気記録媒体対向面側から見た際の一部拡大平面図である。 図１の磁気センサー素子の製造工程を順に示す図である。 本発明の第２実施形態に係る磁気センサー素子の主要部を磁気記録媒体対向面側から見た際の一部拡大平面図である。 本発明の第３実施形態に係る磁気センサー素子の主要部を磁気記録媒体対向面側から見た際の一部拡大平面図である。 本発明の第４実施形態に係る磁気センサー素子の主要部を磁気記録媒体対向面側から見た際の一部拡大平面図である。 本発明の第５実施形態に係る磁気センサー素子の主要部を磁気記録媒体対向面側から見た際の一部拡大平面図である。 図６の磁気センサー素子の製造工程を順に示す図である。 本発明の第６実施形態に係る磁気センサー素子の主要部を磁気記録媒体対向面側から見た際の一部拡大平面図である。 本発明の第７実施形態に係る磁気センサー素子の主要部を磁気記録媒体対向面側から見た際の一部拡大平面図である。 本発明の第８実施形態に係る磁気センサー素子の主要部を磁気記録媒体対向面側から見た際の一部拡大平面図である。 本発明の第９実施形態に係る磁気センサー素子の主要部を磁気記録媒体対向面側から見た際の一部拡大平面図である。 本発明の第１０実施形態に係る磁気センサー素子の主要部を磁気記録媒体対向面側から見た際の一部拡大平面図である。 本発明の第１１実施形態に係る磁気再生ヘッドの主要部の斜視図である。 図１３の磁気再生ヘッドの側面（Ｙ−Ｚ平面）図である。 本発明の第１２実施形態に係る磁気再生装置の摸式構成図である。 本発明の実施例１に係るシミュレーション結果を示す図である。 本発明の実施例２に係るシミュレーション結果を示す図である。 本発明の実施例３に係るシミュレーション結果を示す図である。 本発明の実施例４に係るシミュレーション結果を示す図である。 本発明の実施例５に係るシミュレーション結果を示す図である。 本発明の実施例６に係るシミュレーション結果を示す図である。 本発明の実施例７に係るシミュレーション結果を示す図である。 本発明の実施例８に係るシミュレーション結果を示す図である。 本発明の実施例９に係る誘電体層のＹ方向の長さ（高さ）ｈを変化させた場合のシミュレーション結果を示す図である。 本発明の実施例９に係る誘電体層９２のＸ方向の長さ（幅）ｗを変化させた場合のシミュレーション結果を示す図である。 本発明の実施例１０に係るシミュレーション結果を示す図である。 本発明の実施例１１に係るシミュレーション結果を示す図である。 本発明の実施例１２に係るシミュレーション結果を示す図である。 本発明の実施例１３に係るシミュレーション結果を示す図である。 参考形態に係る光アシスト磁気記録用の磁気記録再生素子の主要部を磁気記録媒体対向面側から見た際の一部拡大平面図である。
符号の説明
１、２１、４１、６１、８１、１０１、１２１、１４１、１６１、１８１、２０１ 磁気センサー素子
２、１１、２２、３１、４２、５１、６２、７１、８２、９１、１０２、１１１、１２２、１３１、１４２、１５１、１６２、１７１、１８２、１９１、２０２、２１１、２３１ 磁性体層
３、８、２３、２８、４３、４８、６３、６８、８３、８８、１０３、１０８、１２３、１２８、１４３、１４８、１６３、１６８、１８３、１８８、２０３、２０８ バッファ層
４、２４、４４、６４、８４、１０４、１２４、１４４、１６４、１８４、２０４ 磁化固定層
５、２５、４５、６５、８５、１０５、１２５、１４５、１６５、１８５、２０５ 非磁性体層
６、２６、４６、６６、８６、１０６、１２６、１４６、１６６、１８６、２０６ 磁化自由層
７、２７、４７、６７、８７、１０７、１２７、１４７、１６７、１８７、２０７、２２ ７磁気センシング部
９、２９、４９、６９、８９、１０９、１２９、１４９、１６９、１８９、２０９ 不導体層
１０、３０、５０、７０、９０、１１０、１３０、１５０、１７０、１９０、２１０ バイアス層
１２、３２、５２、７２、９２、１１２、１３２、１５２、１７２、１９２、２１２、２３２、２３４ 誘電体層
１３、３３、３７、５３、７３、７７、９３、１１３、１３３、１３７、１５３、１５７、１７３、１９３、１９７、２１３、２３３ 金属体層
１４、３４、５４、７４、９４、１１４、１３４、１５４、１７４、１９４、２１４ 近接場光発生部
１５、３５、５５、７５、９５、１１５、１３５、１５５、１７５、１９５、２１５ 光ビーム
１６、３６、５６、７６、９６、１１６、１３６、１５６、１７６、１９６、２１６ 近接場光
１７、９７、３０１ 基板
１８、９８、２１７ 絶縁層
１５３ａ 突起形状部
２２１ 磁気記録再生素子
２３３ａ、２３３ｂ 電極
２３３ｃ 狭窄部
２３５ａ 磁界
３０２ ＡＢＳ面形状
４０２、４０３ 電極層
５０１ 遮光体
６０１ 磁気記録媒体
６０２ スピンドル
６０３ サスペンションアーム
６０４ ボイスコイルモーター
６０５ 制御回路
６０６ 回転駆動制御装置
６０７ 信号処理装置
６０８ 出力制御装置
６０９ メモリ装置

Claims (23)

  1. 磁性体層上に誘電体層、第１の金属体層の順に積層された近接場光発生部と、
    前記近接場光発生部の前記磁性体層外側または前記第１の金属体層外側に形成されている磁気センシング部とを有している磁気センサー素子であって、
    前記第１の金属体層が、前記磁性体層方向に突起した突起形状部を有していることを特徴とする磁気センサー素子。
  2. 前記磁性体層と前記第１の金属体層における突起形状部先端との間の距離が、５ｎｍ以上１００ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の磁気センサー素子。
  3. 前記磁性体層と前記第１の金属体層における突起形状部先端との間の距離が、１５ｎｍ以上５０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の磁気センサー素子。
  4. 前記磁性体層が、前記第１の金属体層における突起形状部の形状に沿った窪み形状を有していることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の磁気センサー素子。
  5. 前記磁性体層と前記誘電体層との間に、第２の金属体層が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の磁気センサー素子。
  6. 前記第２の金属体層と前記第１の金属体層における突起形状部先端との間の距離が、２ｎｍ以上１００ｎｍ以下であることを特徴とする請求項５に記載の磁気センサー素子。
  7. 前記第２の金属体層と前記第１の金属体層における突起形状部先端との間の距離が、１５ｎｍ以上７０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項５に記載の磁気センサー素子。
  8. 前記第２の金属体層の膜厚が２ｎｍ以上１００ｎｍ以下であることを特徴とする請求項５に記載の磁気センサー素子。
  9. 磁性体層上に誘電体層、第１の金属体層の順に積層された近接場光発生部と、
    前記近接場光発生部の前記磁性体層外側または前記第１の金属体層外側に形成されている磁気センシング部とを有している磁気センサー素子であって、
    前記磁性体層と前記第１の金属体層との間に、前記第１の金属体層側表面に溝部を有する第２の金属体層が設けられているとともに、前記誘電体層全体が前記溝部を充塞するように形成されていることを特徴とする磁気センサー素子。
  10. 磁性体層上に誘電体層、第１の金属体層の順に積層された近接場光発生部と、
    前記近接場光発生部の前記磁性体層外側または前記第１の金属体層外側に形成されている磁気センシング部とを有している磁気センサー素子であって、
    前記磁性体層の前記第１の金属体層側表面に溝部が形成されているとともに、前記誘電体層全体が前記溝部を充塞するように形成されていることを特徴とする磁気センサー素子。
  11. 磁性体層上に誘電体層、第１の金属体層の順に積層された近接場光発生部と、
    前記近接場光発生部の前記磁性体層外側または前記第１の金属体層外側に形成されている磁気センシング部とを有している磁気センサー素子であって、
    前記第１の金属体層の前記磁性体層側表面に溝部が形成されているとともに、前記誘電体層全体が前記溝部を充塞するように形成されていることを特徴とする磁気センサー素子。
  12. 前記第１の金属体層が、前記磁性体層方向に突起した突起形状部を有していることを特徴とする請求項１０または１１のいずれか１項に記載の磁気センサー素子。
  13. 前記誘電体層の膜厚が５ｎｍ以上２０ｎｍ以下、膜面方向の幅が５０ｎｍ以上１００ｎｍ以下であることを特徴とする請求項９に記載の磁気センサー素子。
  14. 前記第１の金属体層の最も薄い部分の膜厚が８ｎｍ以上１００ｎｍ以下であることを特徴とする請求項９に記載の磁気センサー素子。
  15. 前記磁性体層と前記誘電体層との間に、第２の金属体層が形成されていることを特徴とする請求項９に記載の磁気センサー素子。
  16. 前記第１の金属体層が、Ａｕ，Ａｇ，Ａｌ又はこれらを主体とする合金から形成されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の磁気センサー素子。
  17. 前記第１の金属体層及び前記第２の金属体層が、Ａｕ，Ａｇ，Ａｌ又はこれらを主体とする合金から形成されていることを特徴とする請求項５又は１５に記載の磁気センサー素子。
  18. 請求項１から３のいずれか１項に記載の磁気センサー素子が表面に形成されている基体と、
    前記基体の前記磁気センサー素子における近接場光出射側の面に形成されているＡＢＳ面形状とを有していることを特徴とする磁気再生ヘッド。
  19. 前記磁気センサー素子において近接場光を発生させるためのレーザー光源が、前記基体上に形成されていることを特徴とする請求項１８に記載の磁気再生ヘッド。
  20. 前記基体上において前記磁気センサー素子に照射される光ビームの光軸上の一部に、前記磁気センサー素子に含まれる磁気センシング部に前記光ビームが照射されることを防ぐための遮光体が設けられていることを特徴とする請求項１８に記載の磁気再生ヘッド。
  21. 請求項１８に記載の磁気再生ヘッドと、
    前記磁気再生ヘッドによって磁気再生が行われる磁気記録媒体とを備えている磁気再生装置。
  22. 前記磁気再生ヘッドにおける磁気センサー素子が、前記磁気再生ヘッドにおける近接場光発生位置よりも前記磁気記録媒体の移動方向の後方に配設されていることを特徴とする請求項２１に記載の磁気再生装置。
  23. 請求項２１に記載の磁気再生装置を用い、前記磁気再生ヘッドにおける磁気センサー素子から近接場光が発せられ、前記近接場光により磁気記録媒体上に加熱領域が形成されるとともに、前記加熱領域から生じる磁界を前記磁気センサー素子に含まれる磁気センシング部を用いて検出することを特徴とする磁気再生方法。
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