JP5200090B2 - 熱アシスト磁気ヘッドおよびその製造方法並びにヘッドジンバルアセンブリおよびハードディスク装置 - Google Patents

熱アシスト磁気ヘッドおよびその製造方法並びにヘッドジンバルアセンブリおよびハードディスク装置 Download PDF

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Description

本発明は、近接場光を用いて熱アシスト磁気記録方式によって磁気記録媒体にデータを記録する熱アシスト磁気ヘッドおよびその製造方法並びに熱アシスト磁気ヘッドを備えたヘッドジンバルアセンブリおよびハードディスク装置に関する。
近年、磁気ディスク装置の高記録密度化に伴い、磁気記録媒体にデータを記録する薄膜磁気ヘッドのさらなる性能の向上が要求されている。従来、薄膜磁気ヘッドとして、例えば読み出し用の磁気抵抗効果素子(Magnetoresistive素子、以下「MR素子」ともいう)を有する再生ヘッドと、書き込み用の電磁コイル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。そして、磁気ディスク装置において、薄膜磁気ヘッドは、磁気記録媒体からごくわずかに浮上するスライダに設けられている。
ところで、磁気ディスク装置は、記録ヘッドを用いて磁気記録媒体上の磁性微粒子を磁化することによってデータを記録している。磁気記録媒体の記録密度を上げるためには、磁性微粒子の大きさを小さくすることが有効である。
しかし、磁性微粒子の大きさを小さくすると、体積の減少に伴い磁化が熱に対して不安定になり、磁気記録媒体に記録したデータが消える可能性が高まるという課題があった。この課題を解消するためには、磁性微粒子の持つ磁気エネルギーを大きくして磁化の安定性を高めることが有効である。ところが、磁性微粒子の持つ磁気エネルギーを大きくすると、磁気記録媒体の保磁力(磁化の反転しにくさ)が高まり、データの記録性能が低下するという課題があった。
このような課題を解決するため、従来、熱アシスト磁気記録とよばれる方法が提案されている。この熱アシスト磁気記録を採用している薄膜磁気ヘッド(以下、「熱アシスト磁気ヘッド」という)では、保磁力の大きな磁気記録媒体に対してデータを記録する際、磁気記録媒体のデータが記録される部分を瞬間的に加熱し、温度を上昇させてデータを記録する。
磁性微粒子は温度が上昇すると保磁力が低下するため、室温では保磁力の高い磁気記録媒体でも、瞬間的に加熱することによってデータを記録できるようになる。磁気記録媒体のデータが記録された部分はデータが記録された後、温度が低下して保磁力が高まる。そのため、熱アシスト磁気ヘッドを用いることによって、磁気ディスク装置では、磁性微粒子の微細化と記録の安定とを両立することができるようになる。
一方、従来の熱アシスト磁気ヘッドでは、磁気記録媒体を加熱するための手段として近接場光を用いている。光の波長よりも微小な開口に光が入射したとき、その光は開口からわずかに滲み出して開口付近に局在している。この開口付近に局在化している光が近接場光と呼ばれている。近接場光はレンズを用いて集光したスポット光よりもはるかに小さい領域に閉じ込められているため、近接場光を用いることによって磁気記録媒体のごく限られた微小な記録領域だけを加熱することができる。
そして、従来の熱アシスト磁気ヘッドにおいて、近接場光を発生させる方法として、微小な金属片であるプラズモンアンテナ(プラズモンプローブともいう)を用いる方法が知られている。この方法では、光導波路を介してプラズモンアンテナにレーザ光を導いて近接場光を発生させる。
従来のプラズモンアンテナとして、例えば特許文献1には金またはパラジウム等の金属からなり、三角形の薄い板状構造の光散乱体が開示されている。また、特許文献2には、金、銀、アルミニウム等の金属からなり、三角柱形状のプラズモンプローブが開示されている。さらに、特許文献3には、媒体対向面にまで達している先端を備えた2等辺三角形の近接場光発生部が開示されている。
特開2005−4901号公報 特開2007−257753号公報 特開2007−164935号公報
前述のとおり、従来の熱アシスト磁気ヘッドでは、プラズモンアンテナにレーザ光を導くことによって表面プラズモンを励起し、その表面プラズモンに基づいて近接場光を発生させている。この近接場光が磁気記録媒体を加熱するための手段として用いられている。
しかしながら、プラズモンアンテナは近接場光を発生することに伴いそれ自身で熱を発生する。そして、プラズモンアンテナは大きさがきわめて微小であり、金、銀、アルミニウム、パラジウム等の金属からなるため、自身の発熱によって自己膨張を引き起こす。すると、熱アシスト磁気ヘッドは磁気記録媒体に対向する媒体対向面を有するが、プラズモンアンテナは媒体対向面に達する先端部を備えているため、その先端部が媒体対向面から磁気記録媒体に近づくように突出する。こうようなことから、従来の熱アシスト磁気ヘッドには磁気記録動作によって媒体対向面が突出し、磁気記録媒体に衝突しやすくなってしまうという課題があった。また、プラズモンアンテナは自身の発熱によって高温になると、溶解するおそれがある。そうすると、プラズモンアンテナの形状が変わってしまい、磁気記録媒体のごく微小な記録領域を集中的に加熱することが困難になる。
磁気記録装置における記録密度をより高めるためには、近接場光のスポット径がより小さい方が望ましい。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ためには、プラズモンアンテナの先端部により多くの表面プラズモンを集中させることが効果的である。しかし、そうすると、先端部から強い電界強度を有する近接場光が発生するものの、発生する熱も増え、先端部が媒体対向面から突出しやすくなったり、溶解しやすくなるという課題もある。
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、磁気記録動作に伴う媒体対向面の突出によるハードディスク装置の故障を防止するとともに、プラズモンアンテナの溶解を防止するための構造を備えた熱アシスト磁気ヘッドおよびその製造方法並びに熱アシスト磁気ヘッドを備えたヘッドジンバルアセンブリおよびハードディスク装置を提供することを目的とする。
上記課題を解決するため、本発明は磁気記録媒体に対向する媒体対向面内に配置された磁極端面を備えた主磁極層と、磁気記録媒体を加熱するための近接場光を発生する発生端部が媒体対向面内に配置されている近接場光発生層と、その近接場光発生層に光を導く光導波路とを有する熱アシスト磁気ヘッドであって、近接場光発生層は、発生端部が一つの頂点となった三角形状の近接場光発生部を有し、かつ媒体対向面から媒体対向面と交差する奥行き方向に延びる三角柱状に形成され、光導波路は、発生端部から奥行き方向に延びる近接場光発生層の尾根部に介在層を介して対峙するように形成され、近接場光発生層を挟んで光導波路および主磁極層の反対側に配置され、かつ近接場光発生層の、光導波路および主磁極層から離れた側の底面に直に接する放熱層を有し、主磁極層は、磁極端面を備えた磁極端部層と、その磁極端部層に接合されているヨーク磁極層とを有し、磁極端部層は、光導波路のうちの媒体対向面に最も近い位置に配置される前端面よりも媒体対向面側に回り込んでその前端面に直に接し、かつ媒体対向面内において発生端部に介在層を介して対峙するように形成されている熱アシスト磁気ヘッドを特徴とする。
この熱アシスト磁気ヘッドでは、光導波路が近接場光発生層の尾根部に介在層を介して対峙し、しかも主磁極層の磁極端面が発生端部に介在層を介して対峙している。そのため、熱アシスト磁気ヘッドは、光導波路と主磁極層がともに発生端部との間にごく薄い介在層に応じた同じ微小距離を保ちつつ発生端部のごく近傍に配置される格好になっている。しかも、近接場光発生層の発生する熱が放熱層に伝達され、放熱層から近接場光発生層の外部に放散される。また、主磁極層が磁極端部層を有するため、光導波路を伝搬する光を主磁極層によって効率的に反射することができる。
上記熱アシスト磁気ヘッドにおいて、媒体対向面内に配置された磁極端面を備えたリターン磁極層と、主磁極層とリターン磁極層とを磁気的に連結する連結磁極層と、リターン磁極層の周りに巻回された下部薄膜コイルと、主磁極層のヨーク磁極層の周りに巻回された上部薄膜コイルとがつながった薄膜コイルとを更に有し、放熱層は、近接場光発生層と下部薄膜コイルとの間に配置され、放熱層における近接場光発生層に接する上面の反対側に配置された下面が、層間絶縁層を介して下部薄膜コイルに接していることが好ましい。
また、上記熱アシスト磁気ヘッドにおいて、磁極端部層は、光導波路の媒体対向面に沿った方向の厚さと等しい厚さを有し、ヨーク磁極層は、磁極端部層の近接場光発生層から離れた側の端面に接合され、かつ光導波路の近接場光発生層から離れた側の上面のうちの尾根部と対峙している対峙領域に接することが好ましい。
さらに、上記熱アシスト磁気ヘッドにおいて、下部薄膜コイルのうちの、媒体対向面から最も離れた位置に配置されている部分を最遠導体部としたときに、放熱層は、その最遠導体部よりも媒体対向面から離れた位置にまで達する大きさを備えた矩形板状に形成されていることが好ましい。
上記熱アシスト磁気ヘッドにおいて、放熱層は、媒体対向面から離れた位置に配置され、放熱層よりも硬度が小さい絶縁材からなり、放熱層と媒体対向面との間に配置された保護絶縁層を更に有することが好ましい。
このような保護絶縁層を有する場合、熱アシスト磁気ヘッドでは、媒体対向面を形成するための研磨を行った際、放熱層が媒体対向面から突出してしまうおそれがなくなる。
また、上記熱アシスト磁気ヘッドにおいて、放熱層は、奥行き方向全体にわたって近接場光発生層よりも幅広に形成されていることが好ましい。こうすると、放熱層に近接場光発生層に接していない部分が確保されるため、近接場光発生層の発生する熱が効率的に放散されるようになる。
また、近接場光発生部は、発生端部につながる2つの辺の長さが等しい2等辺三角形で形成され、かつ発生端部と対向する底辺部が放熱層側に配置されていることが好ましい。近接場光発生部がこのような形状で形成されていると、発生端部に表面プラズモンをより集中させることができる。
さらに、近接場光発生層は、尾根部が媒体対向面と直交状に交差する方向に沿って形成されているようにすることができる。こうすることによって、光導波路において、尾根部に対峙している部分が大きく確保される。
さらに、磁極端面は、発生端部に近づくにしたがい漸次幅が狭まる下向き窄まり形状で形成されていることが好ましい。
磁極端面がこのような形状で形成されていると、磁気記録媒体におけるデータが記録されるごく限られた微小な記録領域に対して、主磁極層から集中的に磁束を放出させることができる。
この場合、磁極端部層が発生端部に対峙している部分を中心として左右対称に形成された対称構造を有するようにすることができる。また、磁極端部層およびヨーク磁極層が発生端部に対峙している部分を中心として左右対称に形成された対称構造を有するようにすることもできる。
そして、光導波路は、媒体対向面と直交状に交差する方向に沿って形成されていることが好ましい。
また、光導波路は、尾根部に介在層を介して対峙している下面が平坦な平坦面になっていることが好ましい。
放熱層は、保護絶縁層よりも熱伝導率が大きくて熱膨張率が小さい非磁性材を用いて形成されていることが好ましい。
そして、本発明は、次の(1)から(7)までの各工程を有する熱アシスト磁気ヘッドの製造方法を提供する。
(1)積層体の表面に下部薄膜コイルを形成した後、その下部薄膜コイルの表面を被覆するようにして積層体の表面に層間絶縁層を形成する工程
(2)層間絶縁層の上に矩形板状の放熱層を形成する工程
(3)放熱層に直に接し、かつ磁気記録媒体を加熱するための近接場光を発生する発生端部が対向面予定位置内に配置されるようにして、対向面予定位置から対向面予定位置と交差する奥行き方向に延びる三角柱状の近接場光発生層を形成する工程
(4)近接場光発生層の上に介在層を形成する工程
(5)誘電体を用いて誘電体層を形成した後、その誘電体層の対向面予定位置側の一部分を除去して、近接場光発生層に光を導く光導波路を近接場光発生層の尾根部に介在層を介して対峙するように形成する工程
(6)光導波路の対向面予定位置側に絶縁層を形成した後、その絶縁層に凹部を形成し、対向面予定位置に磁極端面が配置され、かつ介在層を介して発生端部に対峙し、さらに光導波路のうちの対向面予定位置に最も近い位置に配置される前端面に直に接するように、凹部に磁極端部層を形成する工程
(7)上部薄膜コイルを形成した後、その上部薄膜コイルを跨ぐようにして、磁極端部層に接合されるヨーク磁極層を形成する工程
上記熱アシスト磁気ヘッドの製造方法では、磁極端部層を形成する工程において、磁極端部層を光導波路の厚さと等しい厚さで形成し、ヨーク磁極層を形成する工程において、ヨーク磁極層を磁極端部層の近接場光発生層から離れた側の端面に接合し、かつ光導波路の近接場光発生層から離れた側の上面のうちの尾根部と対峙している対峙領域に接するように形成することが好ましい。
また、上記熱アシスト磁気ヘッドの製造方法は、放熱層を形成する工程において、下部薄膜コイルのうちの、対向面予定位置から最も離れた位置に配置されている部分を最遠導体部としたときに、放熱層をその最遠導体部よりも対向面予定位置から離れた位置にまで達する大きさを備えた矩形板状に形成することが好ましい。
また、上記熱アシスト磁気ヘッドの製造方法は、放熱層を形成する工程において、対向面予定位置から後退させて放熱層を形成し、放熱層と対向面予定位置との間に放熱層よりも硬度が小さい絶縁材を埋め込んで保護絶縁層を形成する工程を更に有することが好ましい。さらに、放熱層を形成する工程において、放熱層を奥行き方向全体にわたって近接場光発生層よりも幅広に形成することが好ましい。
そして、本発明は熱アシスト磁気ヘッドが形成されているスライダを備えたヘッドジンバルアセンブリであって、熱アシスト磁気ヘッドは、磁気記録媒体に対向する媒体対向面内に配置された磁極端面を備えた主磁極層と、磁気記録媒体を加熱するための近接場光を発生する発生端部が媒体対向面内に配置されている近接場光発生層と、その近接場光発生層に光を導く光導波路とを有し、近接場光発生層は、発生端部が一つの頂点となった三角形状の近接場光発生部を有し、かつ媒体対向面から媒体対向面と交差する奥行き方向に延びる三角柱状に形成され、光導波路は、発生端部から奥行き方向に延びる近接場光発生層の尾根部に介在層を介して対峙するように形成され、近接場光発生層を挟んで光導波路および主磁極層の反対側に配置され、かつ近接場光発生層の、光導波路および主磁極層から離れた側の底面に直に接する放熱層を有し、主磁極層は、磁極端面を備えた磁極端部層と、その磁極端部層に接合されているヨーク磁極層とを有し、磁極端部層は、光導波路のうちの媒体対向面に最も近い位置に配置される前端面よりも媒体対向面側に回り込んでその前端面に直に接し、かつ媒体対向面内において発生端部に介在層を介して対峙するように形成されているヘッドジンバルアセンブリを提供する。
また、本発明は熱アシスト磁気ヘッドを有するヘッドジンバルアセンブリと、熱アシスト磁気ヘッドに対向する磁気記録媒体とを備え、熱アシスト磁気ヘッドは、磁気記録媒体に対向する媒体対向面内に配置された磁極端面を備えた主磁極層と、磁気記録媒体を加熱するための近接場光を発生する発生端部が媒体対向面内に配置されている近接場光発生層と、その近接場光発生層に光を導く光導波路とを有し、近接場光発生層は、発生端部が一つの頂点となった三角形状の近接場光発生部を有し、かつ媒体対向面から媒体対向面と交差する奥行き方向に延びる三角柱状に形成され、光導波路は、発生端部から奥行き方向に延びる近接場光発生層の尾根部に介在層を介して対峙するように形成され、近接場光発生層を挟んで光導波路および主磁極層の反対側に配置され、かつ近接場光発生層の、光導波路および主磁極層から離れた側の底面に直に接する放熱層を有し、主磁極層は、磁極端面を備えた磁極端部層と、その磁極端部層に接合されているヨーク磁極層とを有し、磁極端部層は、光導波路のうちの媒体対向面に最も近い位置に配置される前端面よりも媒体対向面側に回り込んでその前端面に直に接し、かつ媒体対向面内において発生端部に介在層を介して対峙するように形成されているハードディスク装置を提供する。
以上詳述したように、本発明によれば、磁気記録動作に伴う媒体対向面の突出によるハードディスク装置の故障を防止するとともに、プラズモンアンテナの溶解を防止するための構造を備えた熱アシスト磁気ヘッドおよびその製造方法並びに熱アシスト磁気ヘッドを備えたヘッドジンバルアセンブリおよびハードディスク装置が得られる。
本発明の実施の形態に係る熱アシスト磁気ヘッドのABSと交差する方向に沿った図3の1−1線断面図である。 熱アシスト磁気ヘッドのABSを示す正面図である。 熱アシスト磁気ヘッドの要部を一部断面にして示した斜視図である。 図3の要部を拡大して示した斜視図である。 近接場光発生層を保護絶縁層および放熱層とともに示す斜視図である。 主磁極層を構成する磁極端部層とヨーク磁極層の一部を示す斜視図である。 磁極端部層とヨーク磁極層の一部を示す側面図である。 本発明の実施の形態に係る熱アシスト磁気ヘッドの製造工程を示す断面図で、(A)は図1に対応した断面図、(B)は図2に対応した断面図である。 図8の後続の工程を示す断面図で、(A)は図1に対応した断面図、(B)は図2に対応した断面図である。 図9の後続の工程を示す断面図で、(A)は図1に対応した断面図、(B)は図2に対応した断面図である。 図10の後続の工程を示す断面図で、(A)は図1に対応した断面図、(B)は図2に対応した断面図である。 図11の後続の工程を示す断面図で、(A)は図1に対応した断面図、(B)は図2に対応した断面図である。 図12の後続の工程を示す断面図で、(A)は図1に対応した断面図、(B)は図2に対応した断面図である。 図13の後続の工程を示す断面図で、(A)は図1に対応した断面図、(B)は図2に対応した断面図である。 図14の後続の工程を示す断面図で、(A)は図1に対応した断面図、(B)は図2に対応した断面図である。 図1の熱アシスト磁気ヘッドを備えたハードディスク装置を示す斜視図である。 HGAの裏面側を示す斜視図である。 スライダを示す斜視図である。 熱アシスト磁気ヘッドを備えたスライダと、磁気記録媒体の一例を示す断面図である。 変形例に係る近接場光発生層を保護絶縁層および放熱層とともに示す斜視図である。 本発明の実施の形態に係る近接場光発生層および放熱層を示す平面図で(A)は奥行き方向の全体が一様な幅に形成されている場合、(B)は背面側一部分の幅が小さく形成されている場合である。
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しつつ説明する。なお、同一要素には同一符号を用い、重複する説明は省略する。
(熱アシスト磁気ヘッドの構造)
まず、図1から図4を参照して、本発明の実施の形態に係る熱アシスト磁気ヘッドの構造について説明する。ここで、図1は本発明の実施の形態に係る熱アシスト磁気ヘッド100のエアベアリング面(以下「ABS」ともいう)と交差する方向に沿った図3の1−1線断面図、図2は熱アシスト磁気ヘッド100のABS101を示す正面図である。また、図3は熱アシスト磁気ヘッド100の要部を一部断面にして示した斜視図、図4は図3の要部を拡大して示した斜視図である。なお、図2において、左右の方向がトラック幅方向であり、上方向が磁気記録媒体の進行方向、紙面に垂直な方向が磁気記録媒体の表面に垂直な方向である。
熱アシスト磁気ヘッド100は基板1と、基板1に積層された再生ヘッドおよび記録ヘッドを有し、磁気記録媒体に対向する媒体対向面としてのABS101を有している。なお、以下では、熱アシスト磁気ヘッド100の主要部の構造について説明し、主要部以外の部分の構造は後述する製造工程の中で説明する。
再生ヘッドは、ABS101の近傍に配置された磁気的信号検出用のMR素子5を有している。また、再生ヘッドは、下部シールド層3と、下部シールドギャップ膜4と、上部シールドギャップ膜6と、上部シールド層7とによって構成されている。
そして、基板1上に絶縁層2が形成されていて、その絶縁層2の上に磁性材からなる下部シールド層3が形成されている。また、下部シールド層3の上に絶縁膜としての下部シールドギャップ膜4が形成され、さらにその上にMR素子5をシールドしている上部シールドギャップ膜6が形成されている。また、上部シールドギャップ膜6の上に磁性材からなる上部シールド層7が形成され、その上に絶縁層8が形成されている。
MR素子5は、AMR(異方性磁気抵抗効果)素子、GMR(巨大磁気抵抗効果)素子、TMR(トンネル磁気抵抗効果)素子などの磁気抵抗効果を示す感磁膜によって構成されている。
GMR素子は、CIP(Current In Plane)タイプでもよいし、CPP(Current Perpendicular to Plane)タイプでもよい。CIPタイプは、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タイプである。CPPタイプは、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垂直な方向に流すタイプである。
次に、記録ヘッドは下部薄膜コイル10と、上部薄膜コイル12と、リターン磁極層20と、保護絶縁層27と、近接場光発生層28と、放熱層29と、介在層31と、主磁極層40と、連結磁極層47と、光導波路51とを有し、これらが基板1上に積層された構成を有している。
下部薄膜コイル10は、4つのターン部10A,10B,10C,10Dを有している。下部薄膜コイル10は、リターン磁極層20の後述する後側磁極層23の周りに平面渦巻き状に巻回されている。下部薄膜コイル10は上部薄膜コイル12とつながって一連のコイルを形成している。
ターン部10A,10B,10C,10DはそれぞれABS101からの距離が異なる位置に配置されている。これらのうち、ターン部10DがABS101から最も離れた位置に配置されている部分であり、本発明における最遠導体部としての構成を有している。また、ターン部10A,10B,10C,10Dはフォトレジスト11によって互いに絶縁されている。
上部薄膜コイル12は、下部薄膜コイル10と同様に4つのターン部を有している。各ターン部はフォトレジスト13によって互いに絶縁されている。上部薄膜コイル12は、主磁極層40の後述するヨーク磁極層42の周りに平面渦巻き状に巻回されている。
そして、下部薄膜コイル10と上部薄膜コイル12とに磁気記録媒体に記録されるデータに応じて変調された電流を流すと、その電流によって、下部薄膜コイル10と上部薄膜コイル12とが記録磁界を発生する。
リターン磁極層20は接続磁極層21と、前側磁極層22および後側磁極層23とを有している。接続磁極層21はABS101内に配置されている磁極端面21aを有し、その磁極端面21aよりもABS101から離れた部分が絶縁層8の中に埋め込まれている。また、接続磁極層21はターン部10DよりもABS101から離れた位置にまで達する大きさを有している。接続磁極層21は下部薄膜コイル10よりもABS101側に前側磁極層22が接合され、ターン部10DよりもABS101から離れた位置に後側磁極層23が接合されている。
前側磁極層22はABS101から離れ、かつABS101とターン部10Aとの間に配置されている。後側磁極層23はターン部10DよりもABS101から離れた位置に配置され、接続磁極層21と後述する下部磁極層45とに接合されている。
リターン磁極層20は磁束を主磁極層40に戻すために設けられている。記録磁界による磁束が主磁極層40の後述する磁極端面41aから磁気記録媒体に向けて放出されると、この磁束が磁気記録媒体(詳しくは図示しない軟磁性層)を経由してリターン磁極層20に還流する。この磁束は連結磁極層47を通過して主磁極層40に到達する。
次に、図1から図4に加え、図5を参照して保護絶縁層27と、近接場光発生層28について説明する。ここで、図5は近接場光発生層28を保護絶縁層27および放熱層29とともに示す斜視図である。
保護絶縁層27は、表面の一部がABS101に露出しており、ABS101と放熱層29との間に配置されている。保護絶縁層27はABS101からの奥行き(ABS101と直交する方向のABS101からの距離を「奥行き」ともいう)d27を有している。また、保護絶縁層27は放熱層29よりも硬度の小さい(つまり柔らかい)絶縁材からなり、例えばアルミナ(Al)を用いることができる。
近接場光発生層28は近接場光発生部28aを有し、ABS101から離れるようにして、ABS101と直交状に交差する方向(以下「奥行き方向」という)に延びる三角柱状に形成されている。近接場光発生層28は近接場光発生部28aのほか、近接場光発生部28aと対向している対向部28bを有し、さらに近接場光発生部28aと対向部28bとにつながる3つの矩形状の側面部28c、28d、28eを有している。これら3つの側面部28c、28d、28eのうち側面部28e(底面部ともいい、図5の斜線部分)だけが保護絶縁層27と放熱層29とに直に接しており、2つの側面部28c、28dは保護絶縁層27および放熱層29から離れて斜め方向に起立している。2つの側面部28c、28dは保護絶縁層27および放熱層29から離れた位置で互いに接しており、側面部28c、28dが接している部分が尾根部28hとなっている。尾根部28hは発生端部28fから奥行き方向に沿って直線状に形成されている。近接場光発生層28は、尾根部28hを境にして左右対称の構造になっている。
近接場光発生層28は、ABS101からの奥行きd28を有している。奥行きd28は奥行きd27よりも大きくなっている(d28>d27)。そのため、側面部28eの大部分が放熱層29の後述する上面29aに直に接している。
近接場光発生層28はその周囲が誘電体層30によって満たされている。誘電体層30はアルミナ等の誘電体を用いて形成されている。ただし、図3、図4、図5では誘電体層30の図示を省略している。
近接場光発生層28は金属からなり、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からなる合金によって形成されている。
そして、近接場光発生部28aは全体がABS101内に配置されている。近接場光発生部28aは発生端部28fが一つの頂点となった2等辺三角形に形成されている。この2等辺三角形は後述する発生端部28fにつながる2つの辺の長さが等しく形成されている。また、近接場光発生部28aは、発生端部28fが保護絶縁層27および放熱層29から離れた一つの頂点となり、発生端部28fと対向する底辺部28gが保護絶縁層27および放熱層29側に配置されている。底辺部28gのトラック幅方向の幅(横幅ともいう)は0.2μm程度である。発生端部28fは、詳しくは後述するが、磁気記録媒体を加熱するための近接場光を発生する。
放熱層29は近接場光発生層28が発生する熱を近接場光発生層28から取りこみ近接場光発生層28の外部に放散するヒートシンクとしての機能を有している。この放熱層29は次のような幅広構造を有している。この幅広構造とは、横幅が奥行き方向全体にわたって近接場光発生層28よりも広い構造を意味している。放熱層29は、例えば図21(A)に示すように、奥行き方向全体にわたって一定の横幅を有している。
放熱層29は保護絶縁層27の分だけABS101から離れた位置(ABS101から後退した位置)に配置されている。また、放熱層29は近接場光発生層28を挟んで主磁極層40の反対側に配置され、近接場光発生層28と下部薄膜コイル10との間に配置されている。そして、放熱層29は、その上面(本実施の形態では、基板1から離れた方の面を「上面」といい、その反対側を「下面」という)29aが近接場光発生層28の側面部28e(すなわち、近接場光発生層28の光導波路51と反対側の側面)に直に接し、かつ下面29bが層間絶縁層26を介して下部薄膜コイル10に接している。
さらに放熱層29はターン部10DよりもABS101から離れた位置にまで達する大きさを備えた矩形板状に形成されている(図21(A)参照)。放熱層29の厚さは例えば0.7μmから1.2μm程度である。
そして、放熱層29は前述したヒートシンクとしての機能を実現するため、例えば、SiC(炭化ケイ素),AlN,Si、W(タングステン)などを用いて形成することができる。特に放熱層29は保護絶縁層27よりも熱伝導率が大きくて熱膨張率が小さい非磁性材を用いることが好ましい。例えばSiCは保護絶縁層27を構成するアルミナよりも熱伝導率が大きくてアルミナよりも放熱作用に優れている。
そのため、SiCを用いて放熱層29を形成すると、近接場光発生層28が発生する熱は保護絶縁層27よりも放熱層29により多く伝達され、放熱層29から近接場光発生層28の外部に放散される。また、SiCはアルミナよりも熱膨張係数が小さい。そのため、SiCを用いることによって放熱層29は近接場光発生層28の熱が伝達されても膨張しにくい構造になる。
介在層31は、近接場光発生層28の尾根部28hに沿うようにして、近接場光発生層28および誘電体層30の上面の上に直に形成されている。介在層31は近接場光発生層28および誘電体層30と、主磁極層40および光導波路51とを電気的に分離している。介在層31は光導波路51よりも屈折率の低い誘電体を用いて形成され、例えばアルミナが用いられる。介在層31は例えば10〜70nm程度の、主磁極層40や光導波路51と比べて極めて薄い厚さを有しているため、極薄介在層ともいう。
次に、主磁極層40について図1から図5に加え、図6、図7を参照して説明する。ここで、図6は主磁極層40を構成する磁極端部層41とヨーク磁極層42の一部を示す斜視図、図7は磁極端部層41とヨーク磁極層42の一部を示す側面図である。
主磁極層40は、光導波路51よりもABS101側において、近接場光発生層28の発生端部28fに介在層31を介して対峙するように形成されている。主磁極層40は磁極端部層41とヨーク磁極層42とを有し、この両者が光導波路51のトラック幅方向中間部分からある程度の幅の部分に外側から直に接している(詳しくは図3、図4参照)。また、磁極端部層41とヨーク磁極層42とは、発生端部28fに対峙している部分を中心として、すなわち、後述する下端部41bのトラック幅方向の中心部分を中心として左右対称に形成された対称構造を有している。
磁極端部層41は介在層31よりも上側に配置され、近接場光発生層28を挟んで保護絶縁層27および放熱層29の反対側に配置されている。磁極端部層41は特に図4、図6に示すようにABS101内に配置されている磁極端面41aを有している。また、磁極端部層41は最も下側(つまり、近接場光発生層28側)に平坦な矩形状の下端部41bが形成されていて、この下端部41bが介在層31を挟んで近接場光発生層28の発生端部28fと対峙している。
そして、磁極端部層41は、下端部41bを含む第1の磁極部41cと、第1の磁極部41cにつながる第2の磁極部41dとを有し、この両者が形成する段差を備えた段差構造を有している。磁極端部層41は、近接場光発生層28よりも横幅が広く、上端部分の横幅は0.3μm〜0.5μm程度で形成されている。
第1の磁極部41cは光導波路51の後述する中段面51aよりも下側の部分であって、前面絶縁層32の中に入り込み、下向き窄まり形状で形成されている。また、第1の磁極部41cは光導波路51の後述する下側前端面51bに直に接している。
第2の磁極部41dは中段面51aよりも上側の部分であって、下向き窄まり形状で形成されている。第2の磁極部41dはABS101側において第1の磁極部41cに接続されている。また、第2の磁極部41dは第1の磁極部41cに接続されている部分の後側が中段面51aに直に接する矩形端面41eになっている。さらに、第2の磁極部41dは、最も上側がヨーク磁極層42に接合される矩形端面41fになり、背面側が光導波路51の後述する上側前端面51cに直に接する背面部41gになっている。
なお、第1の磁極部41cおよび第2の磁極部41dにおいて、下向き窄まり形状とは、ABS101にそって近接場光発生層28に接近するにしたがい、トラック幅方向の幅が漸次狭まる形状を意味している。第1の磁極部41cおよび第2の磁極部41dが下向き窄まり形状で形成されているため、磁極端面41aも下向き窄まり形状であるが、磁極端面41aは全体として概ねV字ないしU字形状で形成されている。
ヨーク磁極層42は、特に図3に示すように後側磁極層42aと、中間磁極層42bと、中間磁極層42cと、前側磁極層42dとを有している。ヨーク磁極層42は、ABS101から奥行き方向に延び、上部薄膜コイル12を跨いで連結磁極層47につながる湾曲構造を有している。
後側磁極層42aは、上部薄膜コイル12の4つのターン部よりもABS101から離れた位置に配置されている。後側磁極層42aは、中間磁極層42bよりも広い横幅(ヨーク磁極層42の中で最も広い横幅)を有し、連結磁極層47の後述する上部磁極層46に接合されている。中間磁極層42bは、上部薄膜コイル12の上側に配置されている。中間磁極層42bは、後側磁極層42aと中間磁極層42cとに接続されていて、ABS101に接近するにしたがい漸次狭くなった横幅を有し、かつABS101に接近するにしたがい磁極端部層41に近づく下向き湾曲構造で形成されている。
中間磁極層42cは中間磁極層42bと前側磁極層42dとに接続されていて、ABS101に接近するにしたがい中間磁極層42bよりも狭くなった横幅を有している。また、中間磁極層42cは、概ねABS101に沿った方向に形成されている。
前側磁極層42dは磁極端部層41よりも横幅が広い矩形板状に形成されている。前側磁極層42dはABS101内に配置される磁極端面を有している。前側磁極層42dは、底面部のABS101側が磁極端部層41の矩形端面41fに接合され、その後側が光導波路51の上面51dに接している。上面51dのうちの近接場光発生層28と対峙している部分が対峙領域であるため、前側磁極層42dは光導波路51の対峙領域に接している。
次に、連結磁極層47について説明する。連結磁極層47は特に図3に示すように下部磁極層45と上部磁極層46とが接合された構成を有している。連結磁極層47は下部薄膜コイル10および上部薄膜コイル12の4つのターン部よりもABS101から離れた位置において光導波路51を左右両側から挟むように配置され、光導波路51の側面に接している。そして、下部磁極層45が後側磁極層23に接合され、上部磁極層46が下部磁極層45とヨーク磁極層42とに接合されている。連結磁極層47はリターン磁極層20と主磁極層40とを磁気的に連結し、リターン磁極層20に戻ってきた磁束を主磁極層40に戻す役割を有している。
さらに、光導波路51について説明する。光導波路51は近接場光発生層28を挟んで放熱層29の反対側に配置され、連結磁極層47の間を通って(貫通して)後側からABS101に近づき、かつ奥行き方向に形成されている。光導波路51は図1〜図3には示されていない光ファイバ208が接続されている。光導波路51には、半導体レーザ207が発生したレーザ光が光ファイバ208を介して入力される。光導波路51はTaなどのレーザ光を通過させる誘電体を用いて形成され、0.4〜1.5μm程度の厚さを有している。なお、半導体レーザ207と光ファイバ208は図16に示されている(両者について詳しくは後述する)。
光導波路51は磁極端部層41よりも後側に配置され、介在層31に直に接しその介在層31を介して近接場光発生層28の尾根部28hに対峙するように形成されている。光導波路51は、図7に示すように、ABS101側に中段面51a、下側前端面51b、上側前端面51cを有し、また、上面51dおよび下面51eを有している。光導波路51は中段面51a、下側前端面51b、上側前端面51c、上面51dによる段差が形成された段差構造を有している。
中段面51aは奥行き方向に沿って平坦に形成され、第2の磁極部41dに接している。下側前端面51bはABS101に沿って平坦に形成され、第1の磁極部41cに接している。上側前端面51cはABS101に沿って平坦に形成され、第2の磁極部41dに接している。上面51dは光導波路51の近接場光発生層28から離れた側の平坦面であって奥行き方向に沿って形成され、ヨーク磁極層42の前側磁極層42dに接合されている。下面51eは、光導波路51の近接場光発生層28側の平坦面であって奥行き方向に沿って形成され、介在層31に直に接している。下面51eは、ABS101側の一部分が尾根部28hに介在層31を介して対峙している。
(熱アシスト磁気ヘッドの動作内容)
続いて、以上の構成を有する熱アシスト磁気ヘッドの磁気記録動作について説明すると次のとおりである。
磁気記録媒体に記録されるデータに応じて変調された電流が下部薄膜コイル10と上部薄膜コイル12とに流されると、下部薄膜コイル10と上部薄膜コイル12がその電流によって記録磁界を発生する。この記録磁界は主磁極層40を通り、その記録磁界による磁束が磁極端面41aから磁気記録媒体に向けて放出される。この磁束によって磁気記録媒体に対するデータの記録が行われる。
一方、半導体レーザ207がレーザ光を発生すると、そのレーザ光が光ファイバ208を介して光導波路51に伝達される。レーザ光は光導波路51の内部をABS101に向けて進行する。そして、光導波路51のABS101側に介在層31を介して近接場光発生層28が配置されているので、レーザ光は光導波路51の内部をABS101の近くまで進行すると、介在層31を介して近接場光発生層28に照射される。
このとき、光導波路51の下側前端面51bおよび上側前端面51cと、上面51dとに主磁極層40が接しているため、光導波路51を伝搬してきたレーザ光の一部が主磁極層40によって反射される。そのため、より多くのレーザ光が近接場光発生層28に照射される。また、磁極端部層41とヨーク磁極層42とが対称構造を有することによって、レーザ光が効率的に反射され、より多くのレーザ光が近接場光発生層28に照射される。しかも、光導波路51のトラック幅方向中間部分からある程度の幅の部分に主磁極層40が接していて、その中間部分に近接場光発生層28が配置されている。そのため、主磁極層40によるレーザ光の反射が近接場光発生層28への照射に対して極めて有効に作用する。つまり、主磁極層40により反射されたレーザ光が近接場光発生層28に対してより効率的に照射されるということである。
そして、光導波路51には、光導波路51よりも屈折率の小さい介在層31が接している。そのため、光導波路51から介在層31にレーザ光が入射して全反射を起こしたさい、屈折率の小さい介在層31の表面近傍にエバネッセント光がしみ出す。このエバネッセント光を用いることによって、その位相速度を表面プラズモンの位相速度に一致させることができ、近接場光発生層28に表面プラズモンを励起することができる。
この表面プラズモンは、近接場光発生層28のABS101側に配置されている発生端部28fに伝搬するが、発生端部28fが2等辺三角形の近接場光発生部28aにおける等辺を挟んだ頂点となっているため、表面プラズモンが発生端部28fに集中する。そして、発生端部28fの近傍に非常に強い電界強度を有する近接場光が発生する。
この近接場光は発生端部28fから磁気記録媒体に向けて照射され、磁気記録媒体の表面に達する。すると、その近接場光によって磁気記録媒体の磁気記録層におけるごく限られた微小領域が集中的に加熱される。そして、その磁気記録層では、記録磁界による磁束によってデータを記録できる程度にまで保磁力が低下する。
熱アシスト磁気ヘッド100では、以上のようにして保磁力を低下させることができるので、高密度記録用の保磁力の高い磁気記録媒体に対しても、データを記録することができる。
ところが、熱アシスト磁気ヘッド100では、近接場光の発生に伴い近接場光発生層28の温度が著しく上昇する。近接場光発生層28は金、銀、アルミニウム、パラジウム等の金属からなるため、自身の発熱によって自己膨張を引き起こす。そうすると近接場光発生層28が磁気記録媒体に向かってABS101から突出する。熱アシスト磁気ヘッド100は、図18に示すように後述するスライダ230に組み込まれており、このスライダ230は図19に示すように磁気記録媒体202から極微小距離hだけ浮上している。近接場光発生層28がABS101から突出すれば、熱アシスト磁気ヘッド100が磁気記録媒体202に衝突しやすくなってしまい、ハードディスク装置が故障しやすくなる。
その上、近接場光の発生に伴い近接場光発生層28の温度が著しく上昇すると近接場光発生層28の特に発生端部28fが溶解してしまうおそれが生じる。そうすると、近接場光発生部28aの形状が変わってしまい、磁気記録媒体のごく微小な記録領域を集中的に加熱することが困難になる。
しかしながら、熱アシスト磁気ヘッド100では、近接場光発生層28に直に接する放熱層29を有しているため、近接場光発生層28の発生した熱は放熱層29にダイレクトに伝達される。そして、近接場光発生層28が発生した熱は放熱層29から近接場光発生層28の外部に逃げるようになる。そのため、近接場光発生層28が自身の発熱による自己膨張を引き起こさないようになる。したがって、熱アシスト磁気ヘッド100は近接場光発生層28がABS101から突出する事態を防止できるので、ハードディスク装置の故障を防止できる構造になっている。また、発生端部28fが溶解してしまうおそれも解消されるため、発生端部28fによって、磁気記録媒体のごく微小な記録領域を集中的に加熱することができる。
その上、放熱層29はその奥行き方向全体にわたって近接場光発生層28よりも幅広に形成されており、しかも平坦な板状に形成されている。そのため、放熱層29は、上面29aにおいて、近接場光発生層28に接していない部分が大きく確保されている。したがって、放熱層29は近接場光発生層28から伝達された熱を近接場光発生層28の外部へと効率的に放散できるようになっている。さらに、放熱層29がSiCを用いて形成されているときは近接場光発生層28の熱をより効率的に逃がすことができ、加熱されても膨張しにくい構造になる。
一方、熱アシスト磁気ヘッド100では、放熱層29をABS101から後退させている。この点でも、熱アシスト磁気ヘッド100では、ハードディスク装置の故障を防止できる構造になっている。
仮に、熱アシスト磁気ヘッド100において、放熱層29がアルミナよりも硬度が大きいSiCのような非磁性材からなり、ABS101内に露出している構造であったとする。そうすると、熱アシスト磁気ヘッド100を製造するための積層体について、ABS101を形成するための研磨を行った際、放熱層29がABS101から突出してしまうおそれがある。これは、放熱層29がアルミナよりも硬度が高くて研磨されにくいがために残ってしまうからである。このような理由で放熱層29がABS101から突出してもハードディスク装置が故障しやすくなる。しかしながら、熱アシスト磁気ヘッド100はこのような故障も防止できる構造になっている。その上、保護絶縁層27がABS101と放熱層29との間に配置されているから、放熱層29を保護することもできる。
一方、磁気記録動作を行う際、下部薄膜コイル10に電流が流れる。すると、下部薄膜コイル10は自らの電気抵抗によって発熱する。下部薄膜コイル10は銅などの金属で構成されているから、発熱によって自己膨張を引き起こす。すると、前側磁極層22がABS101から押し出される格好になってしまい、この場合もハードディスク装置の故障の原因となる。
しかしながら、放熱層29の下面29bが層間絶縁層26を介して下部薄膜コイル10に接しているため、下部薄膜コイル10の発生する熱も放熱層29に伝達して、放熱層29から下部薄膜コイル10の外部に放散することができる。したがって、熱アシスト磁気ヘッド100は、下部薄膜コイル10の発熱によるハードディスク装置の故障も防止できる構造になっている。しかも、放熱層29はターン部10DよりもABS101から離れた位置にまで達する大きさを備えているため、下部薄膜コイル10の発生する熱をより効率的に放散することができる。
さらに加えて、光導波路51を伝搬するレーザ光が主磁極層40によって反射されてから近接場光発生層28に照射され(レーザ光は近接場光発生層28に間接的に照射され)、近接場光発生層28に直接照射されないようになっている。そのため、熱アシスト磁気ヘッド100では、レーザ光の直接照射による近接場光発生層28の温度上昇を抑制でき、近接場光発生層28の自己膨張や溶解がよりいっそう起きにくくなっている。したがって、熱アシスト磁気ヘッド100は、ABS101から近接場光発生層28が突出する事態をより確実に防止し、ハードディスク装置の故障をより確実に防止することができる。しかも、熱アシスト磁気ヘッド100は磁気記録媒体の微小領域を集中的に加熱することができる。
そして、以上の作用効果のほか、熱アシスト磁気ヘッド100は次のような作用効果を奏する。
近接場光発生層28は近接場光発生部28aを含み、ABS101から奥行き方向に延び、発生端部28fおよび尾根部28hを有する三角柱状に形成され、底辺部28gが放熱層29側に配置されている。しかも、尾根部28hに対して介在層31を介して光導波路51の平坦な下面51eが対峙している。近接場光発生層28は、3つの側面28c、28d、28eを有するところ、そのうちの2つ(側面28c、28d)を活用してレーザ光を取り込める。したがって、近接場光発生層28が広い領域からレーザ光を取り込めることになるので、光導波路51の内部を進行してきたレーザ光が近接場光発生層28の内部に効率的に導入される。そのうえ、尾根部28hと光導波路51とが奥行き方向に沿って形成されているから、光導波路51における対峙領域の大きさが最大になり、レーザ光が近接場光発生層28の内部によりいっそう効率的に導入される。
一方、近接場光発生層28では、奥行き方向の全体にわたって表面プラズモンが励起されるようになる。すると、近接場光発生部28aが発生端部28fを頂点とする2等辺三角形に形成されているから、発生端部28fにより多くの表面プラズモンを集中させ、発生端部28fからより強力な近接場光を発生させることができる。また、光導波路51が極めて厚さの薄い介在層31を介して尾根部28hに対峙しており下面51eが発生端部28fのごく近傍に配置される格好になっている。そのため、光導波路51を通るレーザ光を近接場光の発生に、より効率的に生かすことができる。下面51eが平坦面であるから、光導波路51を製造する手順が簡易になり、しかもレーザ光を近接場光発生層28に効率的に伝達できるようになる。
そして、光導波路51よりもABS101側に磁極端部層41が配置され、しかも、磁極端部層41は光導波路51と同じ介在層31を介して発生端部28fに対峙している。つまり、強力な近接場光を発生する発生端部28fに限りなく近い超近傍位置に、光導波路51と磁極端部層41とが同じ微小距離を保ちながら配置された格好になっている。そのため、磁気記録媒体における発生端部28fからの近接場光が照射されるごく限られた微小な領域(この領域はデータが記録される記録領域である)に対して、磁極端面41aから磁束を放出してデータを記録することができる。したがって、熱アシスト磁気ヘッド100では、磁気記録媒体の微小な記録領域に対し、データの記録と加熱とを極めて効率よく行うことができる。
また、熱アシスト磁気ヘッド100では、近接場光発生層28、主磁極層40および光導波路51の3つが超近傍に配置された超近傍配置構造を有するが、近接場光発生層28が著しく発熱すると近接場光発生層28が突出したり、溶解するおそれが生じる。しかし、熱アシスト磁気ヘッド100では、以上の超近傍配置構造を維持しながら、近接場光発生層28の突出や溶解を皆無にするため、近接場光発生層28を挟んで主磁極層40および光導波路51の反対側に前述した放熱層29を形成している。このように、熱アシスト磁気ヘッド100では、近接場光発生層28、主磁極層40および光導波路51の3つが磁気記録媒体の極めて微小な記録領域に対するデータの記録と加熱とを行う上で、最も効率的な位置関係に配置されている。
一方、発生端部28fに対峙する磁極端面41aは下向き窄まり形状に形成されている。そのため、磁気記録媒体のデータが記録されるごく限られた微小な記録領域に対して磁極端面41aから集中的に磁束を放出することができる。そして、その記録領域を発生端部28fから発生した近接場光によって集中的かつ確実に加熱することができる。
さらに、光導波路51の内側を進行するレーザ光の一部を主磁極層40によって介在層31に向けて反射させて近接場光発生層28に導くことによって、介在層31におけるエバネッセント光のしみ出しが良好となり、近接場光発生層28によってより多くの表面プラズモンが励起される。
その上、主磁極層40を構成する磁極端部層41とヨーク磁極層42とが光導波路51の下側前端面51bおよび上側前端面51cと、上面51dとに前述のようにして接している。そのため、光導波路51の内側を進行するレーザ光の一部をより効率的に反射させることができる。
また、光導波路51と近接場光発生層28とが2つの側面28c、28dから光を取り込めるように配置されているから、近接場光発生層28は、2つの側面28c、28dからエバネッセント光を効率的に取りこみ、表面プラズモンを効率的に発生することができる。
(熱アシスト磁気ヘッドの製造方法)
次に、前述の図1,図2とともに、図8(A),(B)〜図15(A),(B)を参照して、前述の構造を有する熱アシスト磁気ヘッド100の製造方法について説明する。
ここで、図8(A)〜図15(A)は、熱アシスト磁気ヘッド100の各製造工程における図1に対応した断面図、図8(B)〜図15(B)は、同じく図2に対応した正面図である。各図において、(A)の左側端面は後にABS101となる位置(対向面予定位置)を示している。
まず、アルミニウムオキサイド・チタニウムカーバイド(Al・TiC)等のセラミック材料からなる基板1を準備する。そして、図8(A)、(B)に示すように、その基板1の上に、アルミナ(Al)等の絶縁材からなる絶縁層2と、磁性材からなる下部シールド層3と、下部シールドギャップ膜4とを順に形成する。
次に、MR素子5をシールドするように絶縁材を用いて上部シールドギャップ膜6を形成する。このとき、MR素子5に接続される図示しないリードを形成し、MR素子5およびリードを上部シールドギャップ膜6で覆う。それから、磁性材を用いて上部シールドギャップ膜6の上に上部シールド層7を形成する。
次に、上部シールド層7の上にアルミナ(Al)等の絶縁材を用いて絶縁層8を形成する。その後、絶縁層8のうちの対向面予定位置側を除去して、CoNiFe、CoFe、NiFe、CoFeN等の磁性材を用いて接続磁極層21を形成する。
そして、図9(A)、(B)に示すように、積層体の表面全体にアルミナ(Al)等の絶縁材を用いて絶縁層24を形成し、絶縁層24のうちの前側磁極層22を形成する部分と、後側磁極層23を形成する部分とを除去する。
それから、積層体の表面における絶縁層24の上に例えばフレームめっき法によって下部薄膜コイル10を形成する。続いて、絶縁層24の開口部分に例えばフレームめっき法によって、前側磁極層22と後側磁極層23とを形成する。これまでの工程を経ることによって、図9(A)、(B)に示す状態が得られる。なお、下部薄膜コイル10と、前側磁極層22、後側磁極層23とを形成する順序を変更し、前側磁極層22および後側磁極層23を下部薄膜コイル10よりも前に形成してもよい。
次に、図10(A)、(B)に示すように、積層体の表面にフォトレジストを塗布し、その後、所定のフォトマスクを用いてパターニングを行い、前側磁極層22、後側磁極層23および下部薄膜コイル10を被覆するフォトレジスト層70を形成する。さらに、積層体の表面にアルミナ(Al)等の絶縁材を用いて、後に絶縁層25となる絶縁層71を形成する。
その後、図11(A)、(B)に示すように、下部薄膜コイル10が現われるまで積層体の表面を例えば化学機械研摩(以下「CMP」という)により研摩して、積層体表面の平坦化を行う。すると、下部薄膜コイル10がフォトレジスト11によって絶縁されている状態が得られる。
続いて、図12(A)、(B)に示すように、下部薄膜コイル10の露出している表面を被覆するようにして、積層体の表面全体にアルミナ(Al)等の絶縁材を用いて層間絶縁層26を形成する。次に、層間絶縁層26のうちの後側磁極層23が形成されている部分を除去して、後に下部磁極層45となる磁性層を形成する。
それから、SiC等の非磁性材を用いて放熱層29を形成する。このとき、放熱層29はターン部10Dよりも対向面予定位置から離れた位置にまで達する大きさの矩形板状に形成する。また、放熱層29は対向面予定位置から後退させて(離して)形成する。
さらに、積層体の表面全体にアルミナ(Al)等の絶縁材を用いて絶縁層を形成し、放熱層29が現われるまで積層体の表面を例えばCMPにより研摩して積層体表面の平坦化を行う。こうすることにより、放熱層29と対向面予定位置との間に絶縁材27aを埋め込み、放熱層29の後側に絶縁材27b(絶縁材27a、27bについては図3参照)を埋め込むようにして保護絶縁層27を形成することができる。また、後側磁極層23につながる下部磁極層45が形成される。
そして、図13(A)、(B)に示すように、発生端部が対向面予定位置に配置され、かつ底面が保護絶縁層27および放熱層29に直に接するようにして、例えばスパッタリングにより棒状の金属層を形成する。それから、その金属層を例えばイオンビームエッチング等により成形して三角柱状の近接場光発生層28を形成する。
次に、例えば原子層堆積法(Atomic Layer Deposition)により、積層体の表面全体に誘電体層30を形成して、近接場光発生層28の周囲を誘電体層30によって満たす。その後、例えば原子層堆積法(Atomic Layer Deposition)によりアルミナ等の誘電体を用いて積層体の表面全体に介在層31を形成する。
その後、主磁極層40および光導波路51と、連結磁極層47の上部磁極層46を次のようにして形成する。
まず、図14(A)、(B)に示すように、Ta等のレーザ光を通過させる誘電体を用いて誘電体層を形成し、この誘電体層の対向面予定位置側の一部分を除去して光導波路51を形成する。このとき、光導波路51は、近接場光発生層28における対向面予定位置から離れた柱状部分に介在層31を介して接続するようにして形成する。
続いて、アルミナ(Al)等の絶縁材を用いて光導波路51の対向面予定位置側に絶縁層32を形成する。そして、絶縁層32に対し、近接場光発生層28の発生端部28fに対峙するようにして、磁極端面41aの形状に応じた凹部を形成する。そして、CoNiFe、CoFe、NiFe等の磁性材を用いてスパッタリングにより、対向面予定位置に磁極端面41aが配置されるようにして、絶縁層32の凹部に磁極端部層41を形成する一方、下部磁極層45に接続される上部磁極層46を形成する。このとき、磁極端面41aは発生端部28fに対峙させて形成する。
次に、図15(A)、(B)に示すように、アルミナ(Al)等の絶縁材を用いて積層体の表面全体に絶縁層33(厚さが1.2μm程度)を形成し、その絶縁層33の対向面予定位置側の一部と、上部磁極層46の形成されている部分とを除去する。その後、絶縁層33の上に例えばフレームめっき法によって上部薄膜コイル12を形成する。
続いて、積層体の表面にフォトレジストを塗布し、その後、所定のフォトマスクを用いてパターニングを行い、上部薄膜コイル12を被覆するフォトレジスト層13を形成する。それから、CoNiFe、CoFe、NiFe等の磁性材を用いて対向面予定位置に前側磁極層42dが配置され、かつ上部薄膜コイル12を跨いで上部磁極層46に接続されるようにしてヨーク磁極層42を形成する。すると、主磁極層40が形成される。さらに、積層体の表面全体に、アルミナ(Al)等の絶縁材からなるオーバーコート層34を形成すると、熱アシスト磁気ヘッド100が製造される。
(変形例)
前述した熱アシスト磁気ヘッド100は近接場光発生層28の代わりに図20に示す近接場光発生層88を形成してもよい。ここで、図20は、近接場光発生層88を保護絶縁層27、放熱層29および中間層89とともに示す斜視図である。
近接場光発生層88は、近接場光発生層28と比較して、近接場光発生部88aの形状が異なる点と、中間層89を介して放熱層29に接している点とで相違し、他は一致している。
近接場光発生部28aは、発生端部28fを含む近接場光発生部28aの全体がABS101内に配置される2等辺三角形に形成されている。これに対し、近接場光発生部88aは、発生端部88fだけがABS101内に配置されている。つまり、近接場光発生部88aは発生端部88f以外の部分がABS101よりも後側に(後退した位置に)配置されている。このような近接場光発生層88でも、近接場光発生層28と同様に発生端部88fから近接場光を発生することができる。中間層89は、アルミナ等の誘電体で形成されている。このような構成でも、近接場光発生層88の熱を放熱層29に伝達して放散することができるので、近接場光発生層88の自己膨張による突出を防止でき、ハードディスク装置の故障を防止することができる。また、発生端部88fの溶解も防止できる。
また、前述した放熱層29は、図21(A)に示すように、奥行き方向の全体が一様な幅に形成されている。放熱層29は、奥行き方向全体にわたって近接場光発生層28よりも幅広に形成されていればよく、図21(B)に示すように、背面側一部分の幅が小さく形成され、奥行き方向の全体が一様な幅でなくてもよい。
(ヘッドジンバルアセンブリおよびハードディスク装置の実施の形態)
次に、ヘッドジンバルアセンブリおよびハードディスク装置の実施の形態について、図16、図17、図18を参照して説明する。
図16は、上述の熱アシスト磁気ヘッド100を備えたハードディスク装置201を示す斜視図である。ハードディスク装置201は、高速回転するハードディスク(磁気記録媒体)202と、ヘッドジンバルアセンブリ(HGA:Head Gimbals Assembly)210とを有している。ハードディスク装置201は、HGA210を作動させて、ハードディスク202の記録面に、データの記録および再生を行う装置である。ハードディスク202は、複数枚(図では4枚)のディスクを有している。各ディスクは、それぞれの記録面が熱アシスト磁気ヘッド100に対向している。
ハードディスク装置201は、アセンブリキャリッジ装置203によってスライダ230をトラック上に位置決めする。また、ハードディスク装置201は、複数の駆動アーム209を有している。各駆動アームは、ボイスコイルモータ(VCM)205によってピボットベアリング軸206を中心に回動し、ピボットベアリング軸206に沿った方向にスタックされている。そして、各駆動アームの先端にHGA210が取りつけられている。
さらに、ハードディスク装置201は、加熱用のレーザ光を発生する半導体レーザ(semiconductor laser)207と、記録再生および半導体レーザ207の発光を制御する制御回路(control circuit)204と、レーザ光をスライダ230に導く光ファイバ208とを有している。
次に、HGA210について図17を参照して説明する。図17はHGA210の裏面側を示す斜視図である。HGA210は、サスペンション220の先端部分にスライダ230が固着されている。また、HGA210では、配線部材224の一端部がスライダ230の端子電極に電気的に接続されている。
そして、サスペンション220は、ロードビーム222と、ロードビーム222の基部に設けられているベースプレート221と、ロードビーム222上の先端側からベースプレート221の手前側にかけて固着して支持され、弾性を備えたフレクシャ223と、配線部材224とを有している。配線部材224はリード導体およびその両端に電気的に接続された接続パッドを有している。
次に、スライダ230について図18を参照して説明する。図18はスライダ230を示す斜視図である。スライダ230はABS101を有するスライダ基板231と、素子形成部233とを有し、光ファイバ208の出力端部が挿入されている。そして、素子形成部233のABS101に熱アシスト磁気ヘッド100が形成されている。
ハードディスク装置201は、HGA210を回転させると、スライダ230がハードディスク202の半径方向、すなわち、トラックラインを横切る方向に移動する。
このようなHGA210およびハードディスク装置201は熱アシスト磁気ヘッド100を有しているから、近接場光発生層28のABS101からの突出に起因する故障を防止できて、近接場光発生層28の溶解を防止できる構造になっている。
なお、上記の実施の形態では、薄膜コイルが連結磁極層または主磁極層の周りに平面渦巻き状に巻回されているタイプを例にとって説明しているが、本発明は、薄膜コイルが主磁極層の周りに巻回されているタイプの熱アシスト磁気ヘッドについても適用がある。
以上の説明は、本発明の実施の形態についての説明であって、この発明の装置及び方法を限定するものではなく、様々な変形例を容易に実施することができる。又、各実施形態における構成要素、機能、特徴あるいは方法ステップを適宜組み合わせて構成される装置又は方法も本発明に含まれるものである。
本発明を適用することにより、磁気記録動作に伴う媒体対向面の突出によるハードディスク装置の故障を防止するとともに、プラズモンアンテナの溶解を防止することができる。本発明は熱アシスト磁気ヘッドおよびその製造方法並びに熱アシスト磁気ヘッドを備えたヘッドジンバルアセンブリおよびハードディスク装置の分野で利用することができる。
10…下部薄膜コイル、12…上部薄膜コイル、20…リターン磁極層、28,88…近接場光発生層、27…保護絶縁層、28a…近接場光発生部、28f…発生端部、28g…底辺部、28h…尾根部、29…放熱層、31…介在層、40…主磁極層、41…磁極端部層、41a…磁極端面、42…ヨーク磁極層、51…光導波路、51b…下側前端面、51c…上側前端面、100…熱アシスト磁気ヘッド、101…ABS、201…ハードディスク装置、202…ハードディスク。

Claims (21)

  1. 磁気記録媒体に対向する媒体対向面内に配置された磁極端面を備えた主磁極層と、前記磁気記録媒体を加熱するための近接場光を発生する発生端部が前記媒体対向面内に配置されている近接場光発生層と、該近接場光発生層に光を導く光導波路とを有する熱アシスト磁気ヘッドであって、
    前記近接場光発生層は、前記発生端部が一つの頂点となった三角形状の近接場光発生部を有し、かつ前記媒体対向面から前記媒体対向面と交差する奥行き方向に延びる三角柱状に形成され、
    前記光導波路は、前記発生端部から前記奥行き方向に延びる前記近接場光発生層の尾根部に介在層を介して対峙するように形成され、
    前記近接場光発生層を挟んで前記光導波路および前記主磁極層の反対側に配置され、かつ前記近接場光発生層の、前記光導波路および前記主磁極層から離れた側の底面に直に接する放熱層を有し、
    前記主磁極層は、前記磁極端面を備えた磁極端部層と、該磁極端部層に接合されているヨーク磁極層とを有し、
    前記磁極端部層は、前記光導波路のうちの前記媒体対向面に最も近い位置に配置される前端面よりも前記媒体対向面側に回り込んで該前端面に直に接し、かつ前記媒体対向面内において前記発生端部に前記介在層を介して対峙するように形成されている熱アシスト磁気ヘッド。
  2. 前記媒体対向面内に配置された磁極端面を備えたリターン磁極層と、
    前記主磁極層と前記リターン磁極層とを磁気的に連結する連結磁極層と、
    前記リターン磁極層の周りに巻回された下部薄膜コイルと、前記主磁極層の前記ヨーク磁極層の周りに巻回された上部薄膜コイルとがつながった薄膜コイルとを更に有し、
    前記放熱層は、前記近接場光発生層と前記下部薄膜コイルとの間に配置され、
    前記放熱層における前記近接場光発生層に接する上面の反対側に配置された下面が、層間絶縁層を介して前記下部薄膜コイルに接している請求項1記載の熱アシスト磁気ヘッド。
  3. 前記磁極端部層は、前記光導波路の前記媒体対向面に沿った方向の厚さと等しい厚さを有し、
    前記ヨーク磁極層は、前記磁極端部層の前記近接場光発生層から離れた側の端面に接合され、かつ前記光導波路の前記近接場光発生層から離れた側の上面のうちの前記尾根部と対峙している対峙領域に接する請求項1または2記載の熱アシスト磁気ヘッド
  4. 前記下部薄膜コイルのうちの、前記媒体対向面から最も離れた位置に配置されている部分を最遠導体部としたときに、前記放熱層は、該最遠導体部よりも前記媒体対向面から離れた位置にまで達する大きさを備えた矩形板状に形成されている請求項2または3記載の熱アシスト磁気ヘッド。
  5. 前記放熱層は、前記媒体対向面から離れた位置に配置され、
    前記放熱層よりも硬度が小さい絶縁材からなり、前記放熱層と前記媒体対向面との間に配置された保護絶縁層を更に有する請求項1〜4のいずれか一項記載の熱アシスト磁気ヘッド。
  6. 前記放熱層は、前記奥行き方向全体にわたって前記近接場光発生層よりも幅広に形成されている請求項4または5記載の熱アシスト磁気ヘッド。
  7. 前記近接場光発生部は、前記発生端部につながる2つの辺の長さが等しい2等辺三角形で形成され、かつ前記発生端部と対向する底辺部が前記放熱層側に配置されている請求項1〜5のいずれか一項記載の熱アシスト磁気ヘッド。
  8. 前記近接場光発生層は、前記尾根部が前記媒体対向面と直交状に交差する方向に沿って形成されている請求項1〜6のいずれか一項記載の熱アシスト磁気ヘッド。
  9. 前記磁極端面は、前記発生端部に近づくにしたがい漸次幅が狭まる下向き窄まり形状で形成されている請求項1〜8のいずれか一項記載の熱アシスト磁気ヘッド。
  10. 前記磁極端部層が前記発生端部に対峙している部分を中心として左右対称に形成された対称構造を有する請求項1〜9のいずれか一項記載の熱アシスト磁気ヘッド。
  11. 前記磁極端部層および前記ヨーク磁極層が前記発生端部に対峙している部分を中心として左右対称に形成された対称構造を有する請求項1〜10のいずれか一項記載の熱アシスト磁気ヘッド。
  12. 前記光導波路は、前記媒体対向面と直交状に交差する方向に沿って形成されている請求項1〜10のいずれか一項記載の熱アシスト磁気ヘッド。
  13. 前記光導波路は、前記尾根部に前記介在層を介して対峙している下面が平坦な平坦面になっている請求項1〜12のいずれか一項記載の熱アシスト磁気ヘッド。
  14. 前記放熱層は、前記保護絶縁層よりも熱伝導率が大きくて熱膨張率が小さい非磁性材を用いて形成されている請求項5〜13のいずれか一項記載の熱アシスト磁気ヘッド。
  15. 積層体の表面に下部薄膜コイルを形成した後、該下部薄膜コイルの表面を被覆するようにして前記積層体の表面に層間絶縁層を形成する工程と、
    前記層間絶縁層の上に矩形板状の放熱層を形成する工程と、
    前記放熱層に直に接し、かつ磁気記録媒体を加熱するための近接場光を発生する発生端部が対向面予定位置内に配置されるようにして、前記対向面予定位置から前記対向面予定位置と交差する奥行き方向に延びる三角柱状の近接場光発生層を形成する工程と、
    前記近接場光発生層の上に介在層を形成する工程と、
    誘電体を用いて誘電体層を形成した後、該誘電体層の前記対向面予定位置側の一部分を除去して、前記近接場光発生層に光を導く光導波路を、前記近接場光発生層の尾根部に前記介在層を介して対峙するように形成する工程と、
    前記光導波路の前記対向面予定位置側に絶縁層を形成した後、該絶縁層に凹部を形成し、前記対向面予定位置に磁極端面が配置され、かつ前記介在層を介して前記発生端部に対峙し、さらに前記光導波路のうちの前記対向面予定位置に最も近い位置に配置される前端面に直に接するように、前記凹部に磁極端部層を形成する工程と、
    上部薄膜コイルを形成した後、該上部薄膜コイルを跨ぐようにして、前記磁極端部層に接合されるヨーク磁極層を形成する工程とを有する熱アシスト磁気ヘッドの製造方法。
  16. 前記磁極端部層を形成する工程において、前記磁極端部層を前記光導波路の厚さと等しい厚さで形成し、
    前記ヨーク磁極層を形成する工程において、前記ヨーク磁極層を前記磁極端部層の前記近接場光発生層から離れた側の端面に接合し、かつ前記光導波路の前記近接場光発生層から離れた側の上面のうちの前記尾根部と対峙している対峙領域に接するように形成する請求項15記載の熱アシスト磁気ヘッドの製造方法。
  17. 前記放熱層を形成する工程において、前記下部薄膜コイルのうちの、前記対向面予定位置から最も離れた位置に配置されている部分を最遠導体部としたときに、前記放熱層を該最遠導体部よりも前記対向面予定位置から離れた位置にまで達する大きさを備えた矩形板状に形成する請求項15または16記載の熱アシスト磁気ヘッドの製造方法。
  18. 前記放熱層を形成する工程において、前記対向面予定位置から後退させて前記放熱層を形成し、
    前記放熱層と前記対向面予定位置との間に前記放熱層よりも硬度が小さい絶縁材を埋め込んで保護絶縁層を形成する工程を更に有する請求項15〜17のいずれか一項記載の熱アシスト磁気ヘッドの製造方法。
  19. 前記放熱層を形成する工程において、前記放熱層を前記奥行き方向全体にわたって前記近接場光発生層よりも幅広に形成する請求項15〜18のいずれか一項記載の熱アシスト磁気ヘッドの製造方法。
  20. 熱アシスト磁気ヘッドが形成されているスライダを備えたヘッドジンバルアセンブリであって、
    前記熱アシスト磁気ヘッドは、磁気記録媒体に対向する媒体対向面内に配置された磁極端面を備えた主磁極層と、前記磁気記録媒体を加熱するための近接場光を発生する発生端部が前記媒体対向面内に配置されている近接場光発生層と、該近接場光発生層に光を導く光導波路とを有し、
    前記近接場光発生層は、前記発生端部が一つの頂点となった三角形状の近接場光発生部を有し、かつ前記媒体対向面から前記媒体対向面と交差する奥行き方向に延びる三角柱状に形成され、
    前記光導波路は、前記発生端部から前記奥行き方向に延びる前記近接場光発生層の尾根部に介在層を介して対峙するように形成され、
    前記近接場光発生層を挟んで前記光導波路および前記主磁極層の反対側に配置され、かつ前記近接場光発生層の、前記光導波路および前記主磁極層から離れた側の底面に直に接する放熱層を有し、
    前記主磁極層は、前記磁極端面を備えた磁極端部層と、該磁極端部層に接合されているヨーク磁極層とを有し、
    前記磁極端部層は、前記光導波路のうちの前記媒体対向面に最も近い位置に配置される前端面よりも前記媒体対向面側に回り込んで該前端面に直に接し、かつ前記媒体対向面内において前記発生端部に前記介在層を介して対峙するように形成されているヘッドジンバルアセンブリ。
  21. 熱アシスト磁気ヘッドを有するヘッドジンバルアセンブリと、前記熱アシスト磁気ヘッドに対向する磁気記録媒体とを備え、
    前記熱アシスト磁気ヘッドは、磁気記録媒体に対向する媒体対向面内に配置された磁極端面を備えた主磁極層と、前記磁気記録媒体を加熱するための近接場光を発生する発生端部が前記媒体対向面内に配置されている近接場光発生層と、該近接場光発生層に光を導く光導波路とを有し、
    前記近接場光発生層は、前記発生端部が一つの頂点となった三角形状の近接場光発生部を有し、かつ前記媒体対向面から前記媒体対向面と交差する奥行き方向に延びる三角柱状に形成され、
    前記光導波路は、前記発生端部から前記奥行き方向に延びる前記近接場光発生層の尾根部に介在層を介して対峙するように形成され、
    前記近接場光発生層を挟んで前記光導波路および前記主磁極層の反対側に配置され、かつ前記近接場光発生層の、前記光導波路および前記主磁極層から離れた側の底面に直に接する放熱層を有し、
    前記主磁極層は、前記磁極端面を備えた磁極端部層と、該磁極端部層に接合されているヨーク磁極層とを有し、
    前記磁極端部層は、前記光導波路のうちの前記媒体対向面に最も近い位置に配置される前端面よりも前記媒体対向面側に回り込んで該前端面に直に接し、かつ前記媒体対向面内において前記発生端部に前記介在層を介して対峙するように形成されているハードディスク装置。
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