JP4850017B2

JP4850017B2 - 近接場光ヘッドの製造方法

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Publication number: JP4850017B2
Application number: JP2006271967A
Authority: JP
Inventors: 馬中朴; 雅一平田; 学大海
Original assignee: Seiko Instruments Inc
Current assignee: Seiko Instruments Inc
Priority date: 2006-10-03
Filing date: 2006-10-03
Publication date: 2012-01-11
Anticipated expiration: 2026-10-03
Also published as: JP2008090954A

Description

この発明は、光の回折限界を超える分解能を持つ近接場光を利用した近接場光ヘッド、近接場光と磁場の両者を利用することで超高記録密度を実現した近接場光アシスト磁気記録ヘッド、及び近接場光ヘッドの製造方法に関する。

大容量化・小型化の進む情報記録再生装置のため、より高い記録密度が得られる記録再生技術が求められている。近接場光記録再生技術は、近接場光ヘッドに形成した近接場光発生素子である光の波長以下サイズの光学的微小開口や微小突起の近傍に発生する近接場光を利用することで、光の回折限界を超える微小領域の光学情報を扱うことが出来る。そのため、従来の光による記録再生技術では到達し得ない、高い記録密度を得られると期待されている。

また、近接場光により記録媒体の磁区を局所的に加熱して一時的に保磁力を低下させ、その間に書き込みを行うハイブリッド磁気記録方式（近接場光アシスト磁気記録方式）が提案されている。このハイブリッド磁気記録方式は、記録媒体上の微小領域と、近接場光ヘッドに形成された光の波長以下のサイズの光学的開口との相互作用により発生する近接場光を利用する方式である。このように、光の回折限界を超えた微小な光学的開口、即ち、近接場光発生素子を有する近接場光ヘッドを利用することで、従来の光学系において限界とされていた光の波長以下となる領域における光学情報を扱うことが可能となる。よって、従来の磁気情報記録再生装置等を超える記録ビットの高密度化を図ることができる。

一般に上記近接場光ヘッドの構成としては、光学的微小開口や微小突起などから構成される近接場光発生素子を、浮上ヘッドスライダーに搭載し、光ファイバーや光導波路を組み込む。（例えば、特許文献１参照。）しかし、配線の自由度が低い光ファイバーや光導波路を用いて、いかに効率よく光を近接場光発生素子および記録媒体に導き、かつコンパクトな構成にするかが、今後のＨＤＤ技術として期待されている、近接場光記録再生技術や近接場光アシスト磁気記録再生技術の重要な要素である。このような近接場光発生デバイスを搭載したヘッドにおいて、光ファイバーもしくは光導波路をヘッド側面に接続し、メディア面に水平な方向に伝搬している光ファイバーもしくは光導波路からの光を反射させて伝搬方向を開口方向に向ける光反射面をもちいて、微小なビームスポットを光学的微小開口に入射させる手法が考案されている。（特許文献１及び２参照。）これにより、近接場光を用いた記録再生装置を小型化・薄型化することが可能となった。
国際公開第００／２８５３６号パフレット（第６６−６８頁、第７３−７５頁、第２５図、第３０図）特開２０００−１６３７８４号公報（第５頁、第１２〜１４図）

しかしながら、特許文献１に示した従来手法による近接場光ヘッドの構成は、光導波路端部を斜めに加工して１次光反射面を設けているが、加工の難度が高く、また光反射面の平滑度を得ることが難しい。また、工程数も多いため、製造コストが高くなる。また、2次光反射面を別基板に設けて、近接場光発生素子を有する基板と張り合わせる構成では、近接場光ヘッドが厚くなってしまい、浮上の安定性、浮上量の低減、長い光路長による光伝搬効率低下、およびデータアクセス速度の向上の妨げとなる。

特許文献２には光反射面と光導波路を一つの基板に設けることで近接場光ヘッドの小型化・薄型化を図っているが、光反射面を設けているスライダー一側面の形状が回転楕円面形状であるため、設計や作製が容易ではない。また、前記側面の反対側面には光導波路が接合されているが、接合するだけでは接合面積が光導波路の端面面積程度であるため、衝撃に弱いなどヘッド信頼性の問題がある。また、特許文献２に示している光導波路の接合型では光導波路の先端の斜め加工などができないため、光導波路からスライダー内に入射される光の光軸伝搬方向は常に一定であり、伝搬方向をコントロールすることはできない。そのため、ヘッド形状、反射面の位置、近接場光発生開口の位置に関するヘッド設計自由度は低い。

そこで、効率よく安定的に近視野光発生素子および記録媒体に光を導くことができ、かつ容易で低コストに製造できる、小型化・薄型化に対応した近接場光発生部を搭載した記録再生用ヘッドの構成が求められている。

上記課題を解決するための本発明の第１の態様は、略直方体形状の基板と、光源からの伝搬光を導入する光導波路と、前記伝搬光を近接場光に変換する近接場光発生素子を持つ、近接場光ヘッドもしくは近接場光アシスト磁気記録ヘッドであって、前記基板は、第１の面に前記近接場光発生素子を有し、前記第１の面と接する一側面の第２の面上から前記基板内部に一部食い込んでいる前記光導波路を有していることを特徴とするものにある。

本発明の第２の態様は、前記第１の態様での近接場光ヘッドもしくは近接場光アシスト磁気記録ヘッドにおいて、前記光導波路の先端が凸レンズ型からなり、前記基板の屈折率が前記光導波路の屈折率より小さく、前記光導波路からの伝搬光が前記凸レンズで絞られ、前記近接場光発生素子に伝搬されることを特徴とするものにある。
本発明の第３の態様は、前記第１の態様での近接場光ヘッドもしくは近接場光アシスト磁気記録ヘッドにおいて、前記光導波路の先端が凹レンズ型からなり、前記基板の屈折率が前記光導波路の屈折率より大きく、前記光導波路からの伝搬光が前記凹レンズで絞られ、前記近接場光発生素子に伝搬されることを特徴とするものにある。

本発明の第４の態様は、前記第１の態様での近接場光ヘッドもしくは近接場光アシスト磁気記録ヘッドにおいて、前記光導波路の先端は、ウエッジ型からなり、かつ前記ウエッジ面上には光反射用金属膜が形成されていて、前記光導波路からの伝搬光を前記光反射用金属膜で反射させ、前記近接場光発生素子に伝搬させることを特徴とするものにある。
本発明の第５の態様は、前記第４の態様での近接場光ヘッドもしくは近接場光アシスト磁気記録ヘッドにおいて、前記第１の面と反対側の第３の面に集光体が設けられ、更に前記集光体上に光反射体が設けられていて、前記光導波路からの伝搬光を集光し、更に反射させて、前記近接場光発生素子に伝搬させることを特徴とするものにある。
本発明の第６の態様は、前記第１の態様での近接場光ヘッドもしくは近接場光アシスト磁気記録ヘッドにおいて、前記第２の面と反対側の第４の面に光反射体が設けられていて、前記光導波路からの伝搬光を前記光反射体で反射させ、前記近接場光発生素子に伝搬させることを特徴とする近ものにある。

本発明の第７の態様は、前記第６の態様での近接場光ヘッドもしくは近接場光アシスト磁気記録ヘッドにおいて、一部食い込んでいる前記光導波路の先端は、ウエッジ型またはコーン型からなることを特徴とするものにある。

本発明の第８の態様は、前記第７の態様での近接場光ヘッドもしくは近接場光アシスト磁気記録ヘッドにおいて、前記ウエッジ型またはコーン型の先端が凸レンズ形状からなり、前記基板の屈折率が前記光導波路の屈折率より小さく、前記光導波路からの伝搬光が前記凸レンズにて絞られることを特徴とするものにある。

本発明の第９の態様は、前記第５の態様での近接場光ヘッドもしくは近接場光アシスト磁気記録ヘッドにおいて、前記集光体は非球面レンズもしくは回折レンズからなることを特徴とするものにある。

本発明の第１０の態様は、前記１から９の様態の何れかの近接場光ヘッドもしくは近接場光アシスト磁気記録ヘッドにおいて、前記基板と前記光導波路とは、軟化点が異なる材質からなることを特徴とするものにある。

本発明の第１１の態様は、前記１から９の何れかに記載した近接場光ヘッドもしくは近接場光アシスト磁気記録ヘッドの製造方法において、前記基板の内部に前記光導波路を、放電接合で食い込ませることを特徴とするものにある。

本発明の第１２の態様は、前記１１の様態の近接場光ヘッドもしくは近接場光アシスト磁気記録ヘッドの製造方法において、一部食い込んでいる前記光導波路の先端形状は、研磨、プラズマ、エッチングの何れかによって加工されることを特徴とするものにある。

本発明の第１３の態様は、前記１１あるいは１２の様態の近接場光ヘッドもしくは近接場光アシスト磁気記録ヘッドの製造方法において、前記基板の前記第１の面と接する一側面の第２の面上から前記基板内部にホールを開けた後、前記光導波路を前記ホールの中に一部挿入し、更に挿入された前記光導波路を前記ホールから前記基板の内部に放電接合で一部食い込ませることを特徴とするものにある。

本発明の第１４の態様は、前記第１３の態様での近接場光ヘッドもしくは近接場光アシスト磁気記録ヘッドの製造方法において、前記基板に前記ホールを開けるための加工を、機械ドリリングもしくはエッチングで行うことを特徴とするものにある。

本発明の第１５の態様は、前記１１から１４の何れかに記載した近接場光ヘッドもしくは近接場光アシスト磁気記録ヘッドの製造方法において、前記放電接合は、前記近接場光発生素子から外部へ透過される光の透過率をモニタリングしながら、前記光導波路からの伝搬光と前記近接場光発生素子との光軸合わせを行うことを含むことを特徴とするものにある。

以上説明したように、本発明によれば、放電接合方法を利用し、近接場光ヘッドもしくは近接場光アシスト磁気記録ヘッドの基板内部に光導波路を食い込ませることによって、基板と光導波路との接合が強固になるため、外部からの衝撃などに強く、信頼性の高いヘッドの製造が可能になる。また、食い込んでいる光導波路の先端から出射した伝搬光は直接近接場光ヘッドもしくは近接場光アシスト磁気記録ヘッドの近接場光発生素子に導かれるため、光路長が短く光伝搬効率が向上する。また、光導波路を基板の内部の所定の位置に自由に位置させることが可能であるため、近接場光発生素子などの位置設計が容易になり、ヘッドの設計自由度が高い。

また、反射面を有する別の基板等を設ける必要がないため、上記ヘッドの製造が簡単になるとともに近視野光ヘッドを更に小型化・薄型化することが出来る。また、近接場光ヘッドの小型化・薄型化によりヘッドの空気浮上量を更に低減することが可能になるため、高エネルギー密度・高分解能の記録再生が可能になる。

また、近接場光ヘッドもしくは近接場光アシスト磁気記録ヘッドの光導波路の先端がウエッジ型、コーン型、レンズ型などからなると、絞られた伝搬光を近接場光発生素子に導くことができるため、伝搬光の近接場光発生素子に到達する前の拡散による損失を低滅させることが可能になる。その結果、ＳＮ比の高い近接場光ヘッドの製造が可能になるとともに、高エネルギーを持つ近接場光の発現が可能になる。
また、光導波路の先端をウエッジ型、コーン型、凸レンズ型のように尖せることで、基板との放電接合時、食い込ませやすくなり製造方法が容易になる。

また、基板内に一部食い込んでいる光導波路の先端反射面を研磨により加工できるため、低コストかつ高性能な反射面を容易に形成できる。また、反射面上には金属膜が形成されているため、近視野光発生素子に十分な高効率の伝搬光を供給することができる。

また、近接場光ヘッドもしくは近接場光アシスト磁気記録ヘッドの基板内の近接場光発生素子が位置する面の反対面に集光体を有し、またその集光体上に光反射用金属膜が設けられていると、更に絞られた光を近接場光発生素子に導かせることが可能であることから、近接場光発生素子に光損失が少ない高効率の伝搬光を供給することができる。

また、近接場光ヘッドもしくは近接場光アシスト磁気記録ヘッドの基板の一側面に反射体を有し、また光導波路の先端部がコーン型からなると、光導波路から拡散された光を反射面に伝搬させることができ、反射面から反射された伝搬光のＮＡが向上し、近視野光発生素子に更に高密度の伝搬光を供給することができる。また、光ファイバーの先端を研磨加工によってコーン型に成形すると、低コストかつ高性能な出射面を得ることができる。また、光ファイバーの先端をコーン型のように尖せることで、光ファイバーと基板との放電接合時、食い込ませやすくなり製造方法が容易になる。

また、基板の一側面にホールを開け、光ファイバーを前記のホール内に一部挿入し、更に基板の内部に放電接合で光ファイバーを食い込ませることで、光ファイバーと基板との接合部分が小さくなり、放電接合の所要時間が短縮されると共に、光ファイバーからの伝搬光と近接場光発生素子との光軸合わせが容易になることから、放電接合の効率が向上する。また、近接場光発生素子の大量生産にも適している。

また、基板と光導波路との放電接合の際、光導波路からの伝搬光と近接場光発生素子との光軸合わせ度合をモニタリングすることができるため、更に定量的に精度かつ効率よく前記放電接合を行うことができる。また大量生産にも適している。

（実施の形態１）
以下、本発明に係る近接場光ヘッド及びそれを用いた記録装置の第１実施形態を、図１から図５を参照して説明する。本実施形態の記録装置１は、図１に示すように、近接場光ヘッド２と、ディスク面（記録媒体の表面）Ｄに平行な方向に移動可能とされ、ディスク面Ｄに平行で且つ互いに直交する２軸（Ｘ軸、Ｙ軸とする）回りに回動自在な状態で近接場光ヘッド２を先端側で支持するサスペンションアーム３と、光導波路４の基端側から該光導波路４に対して光束を入射させる光信号コントローラー（光源）５と、サスペンションアーム３の基端側を支持すると共に、サスペンションアーム３をディスク面Ｄに平行なＸＹ方向に向けてスキャン移動させるアクチュエーター６と、ディスクＤを一定方向に回転させるスピンドルモーター（回転駆動部）７と、情報に応じて変調した電流を近接場光ヘッド２に対して供給すると共に、光信号コントローラー５の作動を制御する制御部（図示略）と、これら各構成品を内部に収容するハウジング８とを備えている。

ハウジング８は、アルミニウム等の金属材料により、上面視四角形状に形成されていると共に、内側に各構成品を収容する凹部８ａが形成されている。また、このハウジング８には、凹部８ａの開口を塞ぐように図示しない蓋が着脱可能に固定されるようになっている。凹部８ａの略中心には、上記スピンドルモーター７が取り付けられており、該スピンドルモーター７に中心孔を嵌め込むことでディスクＤが着脱自在に固定される。凹部８ａの隅角部には、上記アクチュエーター６が取り付けられている。このアクチュエーター６には、軸受９を介してキャリッジ１０が取り付けられており、該キャリッジ１０の先端にサスペンションアーム３が取り付けられている。

そして、キャリッジ１０及びサスペンションアーム３は、アクチュエーター６の駆動によって共に上記ＸＹ方向に移動可能とされている。なお、キャリッジ１０及びサスペンションアーム３は、ディスクＤの回転停止時にはアクチュエーター６の駆動によって、ディスクＤ上から退避する。また、光信号コントローラー５は、アクチュエーター６に隣接するように凹部８ａ内に取り付けられている。そして、このアクチュエーター６に隣接して、上記制御部が取り付けられている。近接場光ヘッド２は、導入された光束から近接場光を発生させてディスクＤの微小領域を加熱すると、加熱された微小領域の物性が変わり情報を記録させることができる。

図２に本実施の形態に係る近接場光ヘッド２とサスペンションアーム３、光導波路４からつながる光ファイバー１０３の断面図を示す。透明な基板１０１は近接場光発生素子１０２をその下面に有し、ディスク面Ｄと対向する面に前記近接場光発生素子１０２が設けられている。近接場光発生素子１０２は光学的微小開口１０４と、厚さ数ｎｍから数百ｎｍの反射膜である金属薄膜１０５を有している。基板１０１の下面１０８には、空気浮上面１０６が形成されており、空気浮上面１０６は光学的微小開口１０２とほぼ同一平面を構成する。

透明な基板１０１の内部には基板１０１の一側面１０７から、基板１０１の下面１０８とほぼ水平方向に一部食い込んでいる光ファイバー１０３を有している。光ファイバー１０３は、クラット１１２とコア１１３から構成されている。（以下、全てのヘッドに用いる光ファイバーは、クラットとコアから構成されている。）また、食い込んでいる光ファイバー１０３の先端部は近接場光発生素子１０２に向かうように曲がっている。前記光ファイバーは、先端に熱をかけ機械的に引っ張りながら曲げることで、先端を曲がった形状に成形することが可能である。

回転する記録媒体（図示略）に空気浮上面１０６を対向させることで、空気浮上面１０６は空気浮上力を受ける。一方、サスペンションアーム３からは負荷荷重がかけられ、空気浮上力と均衡することにより、近接場光ヘッド２は記録媒体表面から所定の微小浮上量をもって浮上する。
光源（図示略）からの入射光ＩＬは光ファイバー１０３にて伝搬され、近接場光発生素子１０２に導かれる。この光が微小開口１０４から発生する近接場光ＮＬとなる。

図３に図２で説明した近接場光ヘッドの三面図を示す。図３（ａ）は上面図、図３（ｂ）は側面図、図３（ｃ）は正面からの断面図である。
近接場光ヘッド２の製造方法は、近接場光発生素子１０２と空気浮上面１０６をエッチングなどで加工した後、金属薄膜１０５を近接場光発生素子１０２の上部と近傍に形成し、最後に光学的微小開口１０４を形成することで基板１０１を作製する第１工程と、光ファイバーの先端が近接場光発生素子１０２を向かうように曲がっている光ファイバー１０３を作製する第２工程と、基板１０１の内部に光ファイバー１０３の先端一部を食い込ませ、光ファイバー１０３からの伝搬光と近接場光発生素子１０２との光軸合わせを行う第３工程からなる。

前記第３工程において、放電接合方法（Ｓｈｒｉｎｋ−Ｆｉｔ接合）を利用すると、光ファイバー１０３を基板１０１に食い込ませることが可能になる。まず基板１０１の側面１０９と１１０を治具で固定し、側面１０７の近傍に光ファイバー１０３を配置する。次に、側面１０７をアーク放電により加熱、軟化させながら、基板１０１の下面１０８と水平になるように光ファイバー１０３を基板１０１の内部の近接場光発生素子１０２附近まで押し込む。そのとき、基板１０１の上面１１１から光ファイバー１０３が押し込まれる度合を観察する。最後に光ファイバー１０３からの伝搬光と近接場光発生素子１０２との光軸合わせを行い、アーク放電を完了する。基板１０１は光ファイバー１０３より軟化点が低い材質からなり（以下、全てのヘッドにおいて、基板は光ファイバーより軟化点が低い材質からなる。）、基板１０１の材質をモールドガラスに、光ファイバー１０３の材質を石英ガラスにすると、容易に基板１０１の内部に光ファイバー１０３を食い込ませることが可能になる。

放電接合方法を利用し、基板１０１の内部に光ファイバー１０３が食い込んでいる構造の近接場光ヘッドは、基板１０１と光ファイバー１０３との接合が強固になるため、外部からの衝撃などに強く、信頼性の高いヘッドの製造が可能になる。また、反射面を有する別の基板等を設ける必要がないため、上記ヘッドの製造が簡単になるとともに近視野光ヘッドを更に小型化・薄型化することが出来る。また、食い込んでいる光ファイバー３０３の先端から出射した伝搬光は直接近接場光発生素子１０２に導かれるため、光路長が短く光伝搬効率が向上する。また、近接場光ヘッドの小型化・薄型化によりヘッドの空気浮上量を更に低減することが可能になるため、高エネルギー密度・高分解能の記録再生が可能になる。

図４は、図２とほぼ同一構造と製造方法を持つ近接場光ヘッドであって、図４（ａ）は上面図、図４（ｂ）は側面図、図４（ｃ）は正面からの断面図である。透明な基板１０１の内部には光ファイバー２０３を、基板１０１の一側面１０７から、放電接合により、基板１０１の下面１０８と所定の角度を持って斜めに一部食い込ませることが、図４での第３工程において異なる点である。

図２に示す近接場光ヘッドの効果に加え、図４に示す近接場光ヘッドは、光ファイバー２０３の先端部を近接場光発生素子１０２に向かうように曲げる必要がないため、更にシンプルな構造になりかつ製造方法が簡単になる。

図５（ａ）には、図３と図４に示す近接場光ヘッドの透明な基板１０１に一部食い込んでいる光ファイバー１０３と２０３の先端部を、凸レンズ型に加工した、光ファイバー３０３の構造を示す。光ファイバー３０３の先端部が凸レンズ型３０４からなり、かつ透明な基板１０１の屈折率が光ファイバー３０３の屈折率より小さい場合、ファイバー３０３から絞られた伝搬光を近接場光発生素子１０２に導くことができる。光ファイバー３０３の先端部を凸レンズ型３０４にするための加工方法の一例は、図５（ｂ）のようにまず光ファイバー１０３または２０３の先端を研磨加工によってコーン（円錐）型３０５に成形し、次にプラズマ加工を用い、凸レンズ型３０４に加工する方法がある。

図６（ａ）には、図３と図４に示す近接場光ヘッドの透明な基板１０１に一部食い込んでいる光ファイバー１０３と２０３の先端部を、凹レンズ型に加工した光ファイバー４０３の構造を示す。光ファイバー４０３の先端部が凹レンズ型４０４からなり、かつ透明な基板１０１の屈折率が光ファイバー４０３の屈折率より大きい場合、光ファイバー４０３から絞られた伝搬光を近接場光発生素子１０２に導くことができる。光ファイバー４０３の先端部を凹レンズ型４０４にするための加工方法の一例は、図６（ｂ）の光ファイバー１０３または２０３の先端をＢＨＦ（バッパーフッ酸）溶液などを用い、４０５の方向に等方性エッチングをすることで、凹レンズ型４０４に加工することができる。

図３と図４に示す近接場光ヘッドが光ファイバー３０３または４０３を有すると、絞られた伝搬光を近接場光発生素子３０２に導くことができるため、伝搬光の近接場光発生素子１０２に到達する前の拡散による損失を低滅させることが可能になる。その結果、ＳＮ比の高い近接場光ヘッドの製造が可能になるとともに、高エネルギーを持つ近接場光の発現が可能になるため、高エネルギー密度・高分解能の記録再生ができる。

また、光ファイバー１０３と２０３の先端を凸レンズ型３０４のように尖せることで、基板１０１との融着時、差し込みやすくなり製造方法が容易になる。

（実施の形態２）
図７に本発明の実施の形態２における近接場光ヘッドの断面図を示す。実施の形態１の図３と４にて示した近接場光ヘッドとほぼ同一構造と製造方法を有して、透明な基板１０１は、近接場光発生素子１０２、光学的微小開口１０４、金属薄膜１０５、空気浮上面１０６からなる。透明な基板１０１の内部に基板１０１の一側面１０７から、基板１０１の下面１０８とほぼ水平方向に光ファイバー５０３の一部が食い込んでいる。一部食い込んでいる光ファイバー５０３の先端は、研磨によって加工したウエッジ（くさび）型からなり、ウエッジ型の先端は反射面５０６を有し反射面５０６上には光反射用金属膜５０７が形成されている。光反射用金属膜５０７は基板１０１より軟化点が高い金属材料を用いる。（以下、全てのヘッドにおいて、光反射用金属膜は基板より軟化点が高い金属材料を用いる。）前記金属膜はアルミニウムや金を用いると良く、スパッタ装置や真空蒸着装置を用いて形成することができる。また、その膜厚は数百ｎｍである。

光源（図示略）からの入射光ＩＬは光ファイバー５０３にて伝搬され、反射面５０６と光反射用金属膜５０７で反射される。この光が近接場光発生素子１０２に導かれると、微小開口１０４から近接場光ＮＬが発生する。

放電接合を利用した、基板１０１の内部に光ファイバー５０３が食い込んでいる構造の近接場光ヘッドは、基板１０１と光ファイバー５０３との接合が強固になるため、外部からの衝撃などに強く、信頼性の高いヘッドの製造が可能になる。また、反射面を有する別の基板等を設ける必要がないため、上記ヘッドの製造が簡単になるとともに近視野光ヘッドを更に小型化・薄型化することが出来る。また、反射面５０６を研磨により加工できるため、低コストかつ高性能な反射面を容易に形成できる。また、反射面５０６上には金属膜５０７が形成されているため、近視野光発生素子３０２に十分な高効率の伝搬光を供給することができる。また、近接場光ヘッドの小型化・薄型化によりヘッドの空気浮上量を更に低減することが可能になるため、高エネルギー密度・高分解能の記録再生が可能になる。

また、光ファイバー５０３の先端をウエッジ型にすることで、基板１０１との放電接合時、食い込ませやすくなり製造方法が容易になる。

図８は、図７とほぼ同一構造と製造方法を有する近接場光ヘッドであって、図７での光ファイバー５０３の反射面５０６の向きが反転された光ファイバー６０３を有する。しかし、基板１０１の下面１０８から反対側の面６１０に集光体６０８が設けられていて、更に前記集光体上に光反射用金属膜６０９が設けられていることが図８での第１工程において異なる点である。反射用金属膜６０９にはアルミニウムや金を用いると良く、スパッタ装置や真空蒸着装置を用いて形成することができる。また、その膜厚は数百ｎｍである。

レーザ（図示略）から出射した光（図示略）が、光ファイバー６０３にて伝搬され、反射面６０６と光反射用金属膜６０７で反射される。更に、集光体６０８と反射用金属膜６０９にて絞られた前記光は、近接場光発生素子１０２に導かれると、微小開口１０４から近接場光が発生する。

図８の近接場光ヘッドの効果は、図７の近接場光ヘッドの効果に加え、集光体６０８と光反射用金属膜６０９が設けられているため、更に絞られた光を近接場光発生素子１０２に導くことが可能であることから、近接場光発生素子１０２に光損失が少ない高効率の伝搬光を供給することができる。

（実施の形態３）
図９に実施の形態３に係る近接場光ヘッド２′とサスペンションアーム３、光導波路４からつながる光ファイバー１００３の断面図を示す。近接場光ヘッド２´の基本構造と製造方法は実施の形態１で示した図２の近接場光ヘッド２とほぼ同様であるが、図９での第１工程において、透明な基板１００１の側面１００７の反対側に反射面１００９を設ける点が異なる。透明な基板１００１は近接場光発生素子１００２をその下面に有し、ディスク面Ｄと対向する面に前記近接場光発生素子１００２が設けられている。

近接場光発生素子１００２は光学的微小開口１００４、厚さ数ｎｍから数百ｎｍの金属薄膜１００５を有している。基板１００１の下面には、空気浮上面１００６が形成されており、空気浮上面１００６は光学的微小開口１００２とほぼ同一平面を構成する。透明な基板１００１の内部には基板１００１の一側面１００７から、基板１００１の下面１００８とほぼ水平方向に一部食い込んでいる光ファイバー１００３を有している。放電接合方法による光ファイバー１００３の基板１００１への接合方法は実施の形態１と同様である。

回転する記録媒体（図示略）に空気浮上面１００６を対向させることで、空気浮上面１００６は空気浮上力を受ける。一方、サスペンションアーム３からは負荷荷重がかけられ、空気浮上力と均衡することにより、近接場光アシスト磁気記録ヘッド２′は記録媒体表面から所定の微小浮上量をもって浮上する。
光源（図示略）からの入射光ＩＬは光ファイバー１００３にて伝搬され、反射面１００９で反射される。この光が近接場光発生素子１００２に導かれと、微小開口１０４から発生する近接場光ＮＬとなる。

放電接合を利用した、基板１００１の内部に光ファイバー１００３が食い込んでいる構造の近接場光ヘッドは、基板１００１と光ファイバー１００３との接合が強固になるため、外部からの衝撃などに強く、信頼性の高いヘッドの製造が可能になる。また、光ファイバー１００３を基板１００１の内部の所定の位置に自由に位置させることが可能であるため、反射面１００９や近接場光発生素子１００２などの位置設計が容易になり、ヘッドの設計自由度が高い。また、反射面を有する別の基板等を設ける必要がないため、上記ヘッドの製造が簡単になるとともに近視野光ヘッドを更に小型化・薄型化することが出来る。

また、反射面１００９と反射面１００９上には光反射用金属膜１０１０が形成されているため、近視野光発生素子１００２に十分な高効率の伝搬光を供給することができる。また、近接場光ヘッドの小型化・薄型化によりヘッドの空気浮上量を更に低減することが可能になるため、高エネルギー密度・高分解能の記録再生が可能になる。

図１０（ａ）には、図９に示す近接場光ヘッドの透明な基板１００１に一部食い込んでいる光ファイバー１００３の先端部を、コーン型２００４に加工した、光ファイバー２００３の構造を示す。光ファイバー２００３の先端部がコーン型２００４からなると、ファイバー２００３から拡散された光を反射面１００９に伝搬させることができる。そこで、反射面１００９から反射された伝搬光のＮＡが向上し、近視野光発生素子１００２に、前記図９に示す近接場光ヘッドより更に高密度の伝搬光を供給することができる。また、光ファイバー２００３の先端を研磨加工によってコーン型２００４に成形することができるため、低コストかつ高性能な出射面を得ることができる。また、光ファイバー２００３の先端をコーン型２００４のように尖せることで、光ファイバー２００３と基板１００１との放電接合時、食い込ませやすくなり製造方法が容易になる。

図１０（ｂ）には、図９に示す近接場光ヘッドの透明な基板１００１に一部食い込まれている光ファイバー１００３の先端部を、凸レンズ型２００５に加工した、光ファイバー３００３の構造を示す。光ファイバー３００３の先端部が凸レンズ型２００５からなり、かつ透明な基板１００１の屈折率が光ファイバー３００３の屈折率より小さい場合、ファイバー３００３から絞られた伝搬光を反射面１００９に伝搬させることができ、絞られた伝搬光を近接場光発生素子１００２に導くことができることから、反射面１００９で反射された伝搬光が近接場光発生素子１００２に到達する前の、拡散による光損失を低滅させることが可能になる。その結果、ＳＮ比の高い近接場光ヘッドの製造が可能になる。また、光ファイバー３００３の先端を凸レンズ型２００５のように尖せることで、光ファイバー３００３と基板１００１との放電接合時、食い込ませやすくなり製造方法が容易になる。光ファイバー３００３の先端部を凸レンズ型２００５にするための加工方法は、図１０（ａ）のようにまず光ファイバー１００３の先端を研磨加工によってコーン型２００４に成形し、次にプラズマ加工を用い、凸レンズ型２００５に加工する。

（実施の形態４）
本発明の実施の形態１と２と３での光ファイバーを基板内部に食い込ませる第３工程において、図１１は、透明な基板４００１の一側面４００７の面上から基板４００１の内部に所定の長さのホール４０１０を開けた後、光ファイバー４００３をホール４０１０の中に一部挿入し、実施の形態１と２と３で用いた放電接合で、更に基板４００１の内部に光ファイバー４００３を食い込ませる方法を示す。図１１（ａ）はヘッドの断面図、図１１（ｂ）は側面図である。

ホール開けと放電接合を並行して行うことで、光ファイバー４００３と基板４００１との接合部分が少なくなり、放電接合の所要時間が短縮されると共に、光ファイバー４００３からの伝搬光と近接場光発生素子４００２との光軸合わせが容易になることから、放電接合の効率が向上する。また、近接場光発生素子の大量生産にも適している。
また、前記ホール２０１０を開ける加工方法として、機械ドリリングもしくはエッチングいずれを用いても効率よくホール２０１０を開けることができる。

（実施の形態５）
本発明の実施の形態１から４までの光ファイバーを基板内部に食い込ませる第３工程において、図１２は、光源Ｍ１からの入射光Ｌ１が、光ファイバー５００３で伝搬され（光Ｌ２）、近接場光発生素子５００２に導かれ、次に、微小開口５００４から透過された出射光Ｌ３はレンズＭ２で集光されると、光透過率測定器Ｍ３が光Ｌ４の強度を検出すると共に入射光Ｌ１に対する検出光Ｌ４の透過率Ｒを計算し、コントローラーＭ４に与え、光ファイバー５００３の基板５００１内での最良の位置が、光ファイバー５００３の位置決めアクチュエーターＭ５により制御される仕組みを示している。基板５００１と光ファイバー５００３との放電接合の終了時まで、検出光Ｌ４と光ファイバー５００３の位置をフィードバックしながら、入射光Ｌ１に対し最大の検出光Ｌ４が検出された時点で、前記放電接合を終了する。前記の光フィードバック放電接合方法を用いると、放電接合の際光ファイバーからの伝搬光Ｌ２と近接場光発生素子５００２との光軸合わせ（集光点合わせ）度合をモニタリングすることができるため、更に定量的に精度かつ効率よく前記放電接合を行うことができる。また大量生産にも適している。

（実施の形態６）
実施の形態１から５まで示した近接場光ヘッドにおいて、前記ヘッドの基板の底面または側面のいずれかに、磁気記録用のコイル、主磁極磁性膜、副磁極磁性膜、電気回路などを、微細加工技術を用い形成させことができる。図１３は、図２での近接場光のヘッド２の底面１０８上の近接場光発素子１０２の近傍に、磁気記録用のコイル１１４、主磁極磁性膜１１５、副磁極磁性膜１１６、電気回路１１７を設けた構造の一例を示す。近接場光発生素子からの近接場光で磁気記録媒体表面Ｄの微小な領域を加熱しながら、前記磁極を用い磁気記録を行うことで、前記近接場光ヘッドの近接場光アシスト磁気記録ヘッドとしての使用も可能になる。また、前記近接場光アシスト磁気記録ヘッドでも、実施の形態１から５まで説明した、多様な先端型を有する光ファイバーと放電接合方法で光ファイバーが基板内に食い込まれた基板を用いることで、実施の形態１から５まで説明した近接場光ヘッドの持つ効果と同様な効果を得ることができる。

本発明の実施の形態１における、近接場光ヘッド及びそれを用いた記録装置の概略図である。本発明の実施の形態１における、近接場光ヘッドとサスペンションアームと光導波路４からつながる光ファイバーの断面図である。本発明の実施の形態１における、図２に示す近接場光ヘッドの三面図である。本発明の実施の形態１における、他の構造を持つ近接場光ヘッドの三面図である。本発明の実施の形態１における、図３と図４での近接場光ヘッドの光ファイバーの先端部を凸レンズ型に加工する場合の先端部形状を説明する図である。本発明の実施の形態１における、図３と図４での近接場光ヘッドの光ファイバー先端を凹レンズ型に加工する場合の先端部形状を説明する図である。本発明の実施の形態２における、近接場光ヘッドの断面図である。本発明の実施の形態２における、他の構造を有する近接場光ヘッドである。本発明の実施の形態３における、近接場光ヘッドとサスペンションアームの断面図である。本発明の実施の形態３における、図９での近接場光ヘッドの光ファイバー先端をコーン型と凸レンズ型に加工した場合の先端部形状を説明する図である。本発明の実施の形態４における、近接場光ヘッドの基板側面上に設けたホールの形状、及び光ファイバーを基板内に食い込ませた状態の様子を説明する図である。本発明の実施の形態５における、光ファイバーからの伝搬光と近接場光発生素子との光軸合わせの度合をモニタリングしながら放電接合を行う方法を説明するための図である。本発明に係る近接場光アシスト磁気記録ヘッドの概略構成を示す平面図である。

符号の説明

１記録装置
２、２´ 近接場光ヘッド
３サスペンションアーム
４光導波路
５光信号コントローラー（光源）
６アクチュエーター
７スピンドルモーター（回転駆動部）
８ハウジング
９軸受
１０キャリッジ
１０１、１００１、４００１、５００１基板
１０２、１００２、４００２５００２近接場光発生素子
１０３２０３、３０３、４０３、５０３、６０３、１００３、２００３、３００３、４００３、５００３光ファイバー
１０４、１００４、５００４微小開口
１０５１００５金属遮光膜
１０６１００６空気浮上面
１０７１０９１１０１００７４００７基板側面
１０８１００８基板底面
１１１１０１１基板上面
１１２２１２５１２６１２１０１２クラッド
１１３２１３５１３６１３１０１３コア
１１４磁気記録用のコイル
１１５主磁極磁性膜
１１６副磁極磁性膜
１１７電気回路
３０４２００５凸レンズ
３０５２００４コーン型
４０４凹レンズ
４０５エッチング方向
５０６６０６１００９反射面
５０７６０７６０９１０１０金属反射体
６０８集光体
４０１０ホール
Ｄ記録媒体の表面
ＩＬＬ２伝搬光
ＮＬ近接場光
Ｌ１入射光
Ｌ３出射光
Ｌ４検出光
Ｍ１光源
Ｍ２集光レンズ
Ｍ３光透過効率測定器
Ｍ４コントローラー
Ｍ５アクチュエーター
Ｒ光透過効率

Claims

記録媒体に対向する下面と該下面に接する側面とを有する略直方体形状の基板と、光源からの伝搬光が導入される一端部と前記基板に前記伝搬光を供給する他端部とを有する光導波路とを備えた近接場光ヘッドの製造方法であって、
前記基板は、前記光導波路より軟化点が低い材質からなり、前記下面に前記伝搬光を近接場光に変換する近接場光発生素子を有し、
前記光導波路は、前記他端部が前記側面から前記基板内部に食い込まれ、前記他端部の先端が、前記近接場光発生素子の近傍で前記近接場光発生素子に向けて曲げられ、前記伝搬光を前記下面に対して垂直方向に前記近接場光発生素子に伝搬させるものであり、
前記基板を用意する第１の工程と、
前記光導波路を用意する第２の工程と、
前記基板に前記光導波路の前記他端部の一部を食い込ませる第３の工程と
を有することを特徴とする近接場光ヘッドの製造方法。
請求項１に記載した近接場光ヘッドの製造方法において、
前記他端部の先端が凸レンズの形状を有し、前記基板の屈折率が前記他端部の屈折率より小さく、前記伝搬光が前記凸レンズで絞られ、前記近接場光発生素子に伝搬されるものであることを特徴とする近接場光ヘッドの製造方法。
請求項１に記載した近接場光ヘッドの製造方法において、
前記他端部の先端が凹レンズの形状を有し、前記基板の屈折率が前記他端部の屈折率より大きく、前記伝搬光が前記凹レンズで絞られ、前記近接場光発生素子に伝搬されるものであることを特徴とする近接場光ヘッドの製造方法。
記録媒体に対向する下面と該下面に接する側面とを有する略直方体形状の基板と、光源からの伝搬光が導入される一端部と前記基板に前記伝搬光を供給する他端部とを有する光導波路とを備えた近接場光ヘッドの製造方法であって、
前記基板は、前記光導波路より軟化点が低い材質からなり、前記下面に前記伝搬光を近接場光に変換する近接場光発生素子を有し、
前記光導波路は、前記他端部が前記側面から前記基板内部に食い込まれ、
前記他端部の先端が、前記近接場光発生素子の上方において前記伝搬光の伝搬方向に対して傾斜する傾斜面と、前記傾斜面上に前記伝搬光を前記基板の前記下面とは反対側の上面に向けて反射させる第１の光反射体とを備え、
前記上面は、前記第１の光反射体からの前記伝搬光を集光する集光体と、前記集光体によって集光された前記伝搬光を前記近接場光発生素子に向けて反射させる第２の光反射体とを備えるものであり、
前記基板を用意する第１の工程と、
前記光導波路を用意する第２の工程と、
前記基板に前記光導波路の前記他端部の一部を食い込ませる第３の工程と
を有することを特徴とする近接場光ヘッドの製造方法。
請求項１から４の何れかに記載した近接場光ヘッドの製造方法において、
前記第２の工程では、前記他端部の先端形状は、研磨及びプラズマによって加工されることを特徴とする近接場光ヘッドの製造方法。
請求項１から４の何れかに記載した近接場光ヘッドの製造方法において、
前記第２の工程では、前記他端部の先端形状は、エッチングによって加工されることを特徴とする近接場光ヘッドの製造方法。
請求項１から４の何れかに記載した近接場光ヘッドの製造方法において、
前記第３の工程は、放電接合を用いることを特徴とする近接場光ヘッドの製造方法。
請求項１から４、あるいは７の何れかに記載した近接場光ヘッドの製造方法において、
前記第３の工程は、前記側面から前記基板内部に向けてホールを開け、前記他端部を前記ホールの中に挿入し、挿入された前記他端部を前記放電接合により前記基板内部に食い込ませることを特徴とする近接場光ヘッドの製造方法。
請求項８に記載した近接場光ヘッドの製造方法において、
前記ホールは、機械ドリリングもしくはエッチングにより開けられることを特徴とする近接場光ヘッドの製造方法。