JP2008159159A - 熱アシスト磁気ヘッド、ヘッドジンバルアセンブリ、ハードディスク装置及び熱アシスト磁気ヘッドの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 安定して良好な書き込みを行うことが可能な熱アシスト磁気ヘッド、熱アシスト磁気ヘッド、ヘッドジンバルアセンブリ、並びにハードディスク装置、及び、簡易に製造を行うことが可能な熱アシスト磁気ヘッドの製造方法を提供する。
【解決手段】 発光素子４０の存在位置が、Ｙ軸に沿って、コア３５の光軸Ｚ_ＡＸ上からずれたとする。位置ずれした場合の発光素子４０’からの主光線は、集光レンズ３５Ｌの焦点位置Ｑを通るが、発光素子４０’からの光の集光位置は、Ｙ軸方向に沿って位置Ｐからずれる。集光レンズ３５Ｌによる光の集光位置Ｐは、Ｚ軸に沿ってレンズ焦点位置Ｑからずれているので、光入射面３５４への光の入射位置が多少ずれた場合においても、プラズモン・プローブ３６への入射光量があまり変化せず、安定した近接場光をプラズモン・プローブ３６から発生させ、安定した加熱及び書き込みを行うことができる。
【選択図】 図９

Description

本発明は、熱アシスト磁気記録方式により信号の書き込みを行う熱アシスト磁気ヘッド、この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（ＨＧＡ）、ＨＧＡを備えたハードディスク装置、及び熱アシスト磁気ヘッドの製造方法に関する。

ハードディスク装置の高記録密度化に伴い、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。薄膜磁気ヘッドとしては、磁気抵抗（ＭＲ）効果素子等の磁気検出素子と電磁コイル素子等の磁気記録素子とを積層した構造である複合型薄膜磁気ヘッドが広く用いられており、これらの素子によって磁気記録媒体である磁気ディスクにデータ信号が読み書きされる。

一般に、磁気記録媒体は、いわば磁性微粒子が集合した不連続体であり、それぞれの磁性微粒子は単磁区構造となっている。ここで、１つの記録ビットは、複数の磁性微粒子から構成されている。従って、記録密度を高めるためには、磁性微粒子を小さくして、記録ビットの境界の凹凸を減少させなければならない。しかし、磁性微粒子を小さくすると、体積減少に伴う磁化の熱安定性の低下が問題となる。

磁化の熱安定性の目安は、Ｋ_ＵＶ／ｋ_ＢＴで与えられる。ここで、Ｋ_Ｕは磁性微粒子の磁気異方性エネルギー、Ｖは１つの磁性微粒子の体積、ｋ_Ｂはボルツマン定数、Ｔは絶対温度である。磁性微粒子を小さくするということは、まさにＶを小さくすることであり、そのままではＫ_ＵＶ／ｋ_ＢＴが小さくなって熱安定性が損なわれる。この問題への対策として、同時にＫ_Ｕを大きくすることが考えられるが、このＫ_Ｕの増加は、記録媒体の保磁力の増加をもたらす。これに対して、磁気ヘッドによる書き込み磁界強度は、ヘッド内の磁極を構成する軟磁性材料の飽和磁束密度でほぼ決定されてしまう。従って、保磁力が、この書き込み磁界強度の限界から決まる許容値を超えると書き込みが不可能となってしまう。

このような磁化の熱安定性の問題を解決する方法として、Ｋ_Ｕの大きな磁性材料を用いる一方で、書き込み磁界印加の直前に記録媒体に熱を加えることによって、保磁力を小さくして書き込みを行う、いわゆる熱アシスト磁気記録方式が提案されている。この方式は、磁気ドミネント記録方式と光ドミネント記録方式とに大別される。磁気ドミネント記録方式においては、書き込みの主体は電磁コイル素子であり、光の放射径はトラック幅（記録幅）に比べて大きくなっている。一方、光ドミネント記録方式においては、書き込みの主体は光放射部であり、光の放射径はトラック幅（記録幅）とほぼ同じとなっている。すなわち、磁気ドミネント記録方式は、空間分解能を磁界に持たせているのに対し、光ドミネント記録方式は、空間分解能を光に持たせている。

このような熱アシスト磁気ヘッド記録装置として、特許文献１〜７及び非特許文献１には、磁界を発生する磁気記録素子を備えたスライダとは離れた位置に半導体レーザ等の光源を設け、この光源からの光を光ファイバやレンズ等を介してスライダの媒体対向面まで導く構造が開示されている。

また、特許文献８〜１１及び非特許文献２には、スライダの側面に磁気記録素子及び光源を集積した熱アシスト磁気ヘッドや、スライダの媒体対向面に磁気記録素子及び光源を集積した熱アシスト磁気ヘッドが開示されている。

また、高効率集光素子であるＳＩＬ（Ｓｏｌｉｄ Ｉｍｍｅｒｓｉｏｎ Ｌｅｎｓ）や近接場光発生素子であるプラズモン・プローブを用いた磁気ヘッドの研究も行われている。特許文献１２には、平面導波路の先端にプラズモン・プローブを設けた装置が開示されている。更に、特許文献１３には、導波路に音響光学素子（AOM）を用いることで、透過光をＡＯＭの周波数に応じて偏向する技術が開示されている。また、特許文献１４では、熱アシスト磁気記録において、固体イマージョンレンズを平面状とする技術を開示している。
国際公開ＷＯ９２／０２９３１号パンフレット（特表平６−５００１９４号公報） 国際公開ＷＯ９８／０９２８４号パンフレット（特表２００２−５１１１７６号公報） 特開平１０−１６２４４４号公報 国際公開ＷＯ９９／５３４８２号パンフレット（特表２００２−５１２７２５号公報） 特開２０００−１７３０９３号公報 特開２００２−２９８３０２号公報 特開２００１−２５５２５４号公報 特開２００１−２８３４０４号公報 特開２００１−３２５７５６号公報 特開２００４−１５８０６７号公報 特開２００４−３０３２９９号公報 米国特許６，７９５，６３０号明細書 特開昭６２−２１８８７５号公報 特開２００６−２０２４６１号公報 ShintaroMiyanishi他著 "Near-field Assisted Magnetic Recording"IEEE TRANSACTIONS ON MAGNETICS、２００５年、第４１巻、第１０号、ｐ．２８１７−２８２１ 庄野敬二、押木満雅著 「熱アシスト磁気記録の現状と課題」 日本応用磁気学会誌、２００５年、第２９巻、第１号、ｐ．５−１３

しかしながら、従来の熱アシスト磁気ヘッドにおいては、各要素間の高精度の位置決め精度が要求されており、僅かな位置すれが生じた場合においても、近接場光が発生せず、良好に書き込みが安定して行われないという問題がある。また、集光を行う構造の製造が困難であるという問題もある。

本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、安定して良好な書き込みを行うことが可能な熱アシスト磁気ヘッド、熱アシスト磁気ヘッド、ヘッドジンバルアセンブリ、並びにハードディスク装置、及び、簡易に製造を行うことが可能な熱アシスト磁気ヘッドの製造方法を提供することを目的とする。

上述の課題を解決するため、本発明に係る熱アシスト磁気ヘッドは、熱アシスト磁気ヘッドにおいて、光入射面及び磁気記録媒体に対向する光出射面を有する導波路のコアと、光出射面に設けられたプラズモン・プローブと、プラズモン・プローブの隣に位置する磁気記録素子と、コア内に埋設された集光レンズと、を備え、集光レンズによる光の集光位置と、光出射面の位置とは、コアの光軸に沿ってずれていることを特徴とする。

本発明に係る熱アシスト磁気ヘッドによれば、光入射面からコア内に入射した光をプラズモン・プローブに照射することにより、近接場光を発生させることができる。近接場光は光出射面から出射され、磁気記録媒体の記録領域を加熱する。磁気記録媒体が加熱されると、記録領域の保持力が低下し、保持力の低下期間中において、磁気記録媒体を移動させて記録領域をプラズモン・プローブの隣に位置する磁気記録素子の直下に移動させ、磁気記録素子への通電によって発生した磁界によって、容易に記録領域に書き込みを行うことができる。

ここで、集光レンズがコア内に埋設されており、集光レンズによる光の集光位置は、プラズモン・プローブの位置（光出射面の位置）からずれている。この場合、発光素子のコアに対する相対位置、換言すれば、光入射面への光の入射位置が多少ずれた場合においても、プラズモン・プローブへの入射光量があまり変化せず、安定した近接場光をプラズモン・プローブから発生させ、安定した加熱及び書き込みを行うことができる。

また、光出射面の位置は、集光レンズの焦点位置に一致することが好ましい。集光レンズの焦点位置は、平行光束が入力した場合における光の集光位置であるが、この位置は発光素子のコアに対する相対位置に拘わらず一意的に決定される。発光素子からは発散光が出力されるので、この位置に光出射面を配置すれば、発光素子からの発散光は、著しい光強度の低下を伴うことなく、焦点位置からずれた位置に自動的に集光することになる。

また、集光レンズは、凸レンズ、バイナリレンズ、又は、フレネルレンズからなることが好ましい。いずれのレンズも、コア内に埋設することが可能であり、集光を行うことができる。

また、集光レンズは凸レンズであって、その屈折率は前記コアの屈折率よりも高く、コアの光軸をＺ軸とし、コアの厚み方向をＸ軸、幅方向をＹ軸とすると、凸レンズは、Ｘ軸に平行な線分群からなりＸＹ平面に対して前記光入射面方向に突出した光入射曲面と、Ｘ軸に平行な線分群からなりＸＹ平面に対して光出射面方向に突出した光出射曲面とを有していることが好ましい。

本発明に係るＨＧＡは、上述の熱アシスト磁気ヘッドと、熱アシスト磁気ヘッドを支持するサスペンションとを備えることが好ましく、本発明に係るハードディスク装置は、上記ＨＧＡと、ＨＧＡに対向する磁気記録媒体とを備えることが好ましい。上記熱アシスト磁気ヘッドを備えたＨＧＡ及びハードディスク装置では、近接場光による加熱が安定するため、安定した書き込みが可能となる。

本発明に係る熱アシスト磁気ヘッドの製造方法は、熱アシスト磁気ヘッドの製造方法において、下部クラッド上にコアを堆積する工程と、コアの一部をエッチングする工程と、エッチングによって除去された領域内にコアよりも高屈折率の材料を堆積することで、集光レンズを形成する工程と、コア及び集光レンズ上に上部クラッドを形成する工程と、コアの光出射面にプラズモン・プローブを形成する工程と、プラズモン・プローブの隣に磁気記録素子を形成する工程とを備えることを特徴とする。

本発明の製造方法によれば、集光レンズをエッチング及び高屈折率材料の堆積工程によって簡単に形成することができるので、熱アシストヘッドを簡易に製造することができる。

本発明に係る熱アシスト磁気ヘッド、熱アシスト磁気ヘッド、ヘッドジンバルアセンブリ、並びにハードディスク装置によれば、安定して良好な書き込みを行うことができ、また、本発明に係る熱アシスト磁気ヘッドの製造方法によれば、簡易に製造を行うことができる。

以下に、本発明を実施するための形態について、添付図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図面において、同一の要素は、同一の参照番号を用いて示されている。また、図面中の構成要素内及び構成要素間の寸法比は、図面の見易さのため、それぞれ任意となっている。
（ハードディスク装置）

図１は、実施の形態に係るハードディスク装置の斜視図である。

ハードディスク装置１は、スピンドルモータ１１の回転軸の回りを回転する複数の磁気記録媒体である磁気ディスク１０、熱アシスト磁気ヘッド２１をトラック上に位置決めするためのアセンブリキャリッジ装置１２、この熱アシスト磁気ヘッド２１の書き込み及び読み出し動作を制御し、さらに後に詳述する熱アシスト磁気記録用のレーザ光を発生させる光源である発光素子を制御するための記録再生及び発光制御回路（制御回路）１３を備えている。

アセンブリキャリッジ装置１２には、複数の駆動アーム１４が設けられている。これらの駆動アーム１４は、ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）１５によってピボットベアリング軸１６を中心にして揺動可能であり、この軸１６に沿った方向に積層されている。各駆動アーム１４の先端部には、ヘッドジンバルアセンブリ（ＨＧＡ）１７が取り付けられている。各ＨＧＡ１７には、熱アシスト磁気ヘッド２１が、各磁気ディスク１０の表面に対向するように設けられている。磁気ディスク１０の表面に対向する面が熱アシスト磁気ヘッド２１の媒体対向面Ｓ（エアベアリング面とも呼ばれる）である。なお、磁気ディスク１０、駆動アーム１４、ＨＧＡ１７及び熱アシスト磁気ヘッド２１は、単数であってもよい。（ＨＧＡ）

図２は、ＨＧＡ１７の斜視図である。同図は、ＨＧＡ１７の媒体対向面Ｓを上にして示してある。

ＨＧＡ１７は、サスペンション２０の先端部に、熱アシスト磁気ヘッド２１を固着し、さらにその熱アシスト磁気ヘッド２１の端子電極に配線部材２０３の一端を電気的に接続して構成される。サスペンション２０は、ロードビーム２００と、このロードビーム２００上に固着され支持された弾性を有するフレクシャ２０１と、フレックシャの先端に板ばね状に形成されたタング部２０４と、ロードビーム２００の基部に設けられたベースプレート２０２と、フレクシャ２０１上に設けられておりリード導体及びその両端に電気的に接続された接続パッドからなる配線部材２０３とから主として構成されている。

なお、ＨＧＡ１７におけるサスペンションの構造は、以上述べた構造に限定されるものではないことは明らかである。なお、図示されていないが、サスペンション２０の途中にヘッド駆動用ＩＣチップを装着してもよい。
（熱アシスト磁気ヘッド）

図３は、図１に示した熱アシスト磁気ヘッド２１の近傍の拡大斜視図である。

配線部材２０３は、記録信号用の一対の電極パッド２３７、２３７、読出信号用の一対の電極パッド２３８、２３８、光源駆動用の一対の電極パッド２４７、２４８に接続されている。

熱アシスト磁気ヘッド２１は、スライダ２２と、光源支持基板２３０及び熱アシスト磁気記録用の光源となる発光素子（レーザダイオード）４０を備えた光源ユニット２３とが、スライダ基板２２０の背面（第１面）２２０１及び光源支持基板２３０の接着面（第２面）２３００を接面させて接着、固定された構成を有している。ここで、スライダ基板２２０の背面２２０１は、スライダ２２の媒体対向面Ｓとは反対側の面である。また、光源支持基板２３０の底面２３０１がフレクシャ２０１のタング部２０４に、例えば、エポキシ樹脂等の接着剤により接着されている。

スライダ２２は、スライダ基板２２０及びデータ信号の書き込み及び読み出しを行う磁気ヘッド部３２を備えている。

スライダ基板２２０は、板状を呈し、適切な浮上量を得るように加工された媒体対向面Ｓを有する。スライダ基板２２０は導電性のアルティック（Ａｌ_２Ｏ_３−ＴｉＣ）等から形成されている。

磁気ヘッド部３２は、スライダ基板２２０の媒体対向面Ｓに対して略垂直な側面である集積面２２０２に形成されている。磁気ヘッド部３２は、磁気情報を検出する磁気検出素子としてのＭＲ効果素子３３、磁界の生成により磁気情報を書き込む垂直（面内でも良い）磁気記録素子としての電磁コイル素子３４、ＭＲ効果素子３３及び電磁コイル素子３４の間を通して設けられている平面導波路としての導波路のコア３５、磁気ディスクの記録層部分を加熱するための近接場光を発生させるプラズモン・プローブ（近接場光発生部）３６、及び、これらＭＲ効果素子３３、電磁コイル素子３４、コア３５及びプラズモン・プローブ３６を覆うように集積面２２０２上に形成された絶縁層（クラッド）３８とを備えている。

更に、磁気ヘッド部３２は、絶縁層３８の露出面上に形成され、ＭＲ効果素子３３の入出力端子にそれぞれ接続された一対の信号端子用の電極パッド３７１、３７１、電磁コイル素子３４の両端にそれぞれ接続された一対の信号端子用の電極パッド３７３、３７３、及び、スライダ基板２２０と電気的に接続されたグランド用の電極パッド３７５を備えている。ビアホール３７５ａを介して、スライダ基板２２０と電気的に接続された電極パッド３７５は、フレクシャ２０１の電極パッド２４７と、ボンディングワイヤにより接続されており、スライダ基板２２０の電位は電極パッド２４７により、例えばグラウンド電位に制御されている。

ＭＲ効果素子３３、電磁コイル素子３４、及びプラズモン・プローブ３６の各端面は、媒体対向面Ｓ上に露出している。また、発光素子４０の両端は、それぞれ電極パッド４７，４８に接続されている。

図４は、図３に示した熱アシスト磁気ヘッド２１のＩＶ−ＩＶ矢印断面図である。

ＭＲ効果素子３３は、ＭＲ積層体３３２と、このＭＲ積層体３３２を挟む位置に配置されている下部シールド層３３０及び上部シールド層３３４とを含む。下部シールド層３３０及び上部シールド層３３４は、例えば、フレームめっき法を含むパターンめっき法等によって形成された厚さ０.５〜３μｍ程度のＮｉＦｅ、ＣｏＦｅＮｉ、ＣｏＦｅ、ＦｅＮ若しくはＦｅＺｒＮ等の磁性材料で構成することができる。上下部シールド層３３４及び３３０は、ＭＲ積層体３３２が雑音となる外部磁界の影響を受けることを防止する。

ＭＲ積層体３３２は、面内通電型（ＣＩＰ（Current In Plane））巨大磁気抵抗（ＧＭＲ（Giant Magneto Resistance））多層膜、垂直通電型（ＣＰＰ（CurrentPerpendicular to Plane））ＧＭＲ多層膜、又はトンネル磁気抵抗（ＴＭＲ（Tunnel Magneto Resistance））多層膜等の磁気抵抗効果膜を含み、非常に高い感度で磁気ディスクからの信号磁界を感受する。

ＭＲ積層体３３２は、例えば、ＴＭＲ効果多層膜を含む場合、ＩｒＭｎ、ＰｔＭｎ、ＮｉＭｎ、ＲｕＲｈＭｎ等からなる厚さ５〜１５ｎｍ程度の反強磁性層と、例えば強磁性材料であるＣｏＦｅ等、又はＲｕ等の非磁性金属層を挟んだ２層のＣｏＦｅ等から構成されており反強磁性層によって磁化方向が固定されている磁化固定層と、例えばＡｌ、ＡｌＣｕ等からなる厚さ０.５〜１ｎｍ程度の金属膜が真空装置内に導入された酸素によって又は自然酸化によって酸化された非磁性誘電材料からなるトンネルバリア層と、例えば強磁性材料である厚さ１ｎｍ程度のＣｏＦｅ等と厚さ３〜４ｎｍ程度のＮｉＦｅ等との２層膜から構成されておりトンネルバリア層を介して磁化固定層との間でトンネル交換結合をなす磁化自由層とが、順次積層された構造を有している。

ＭＲ効果素子３３とコア３５との間には、下部シールド層３３０と同様の材料からなる素子間シールド層１４８が形成されている。素子間シールド層１４８は、ＭＲ効果素子３３を、電磁コイル素子３４より発生する磁界から遮断して読み出しの際の外来ノイズを防止する役割を果たす。また、素子間シールド層１４８とコア３５との間に、さらに、バッキングコイル部が形成されていてもよい。バッキングコイル部は、電磁コイル素子３４から発生してＭＲ効果素子３３の上下部電極層を経由する磁束ループを打ち消す磁束を発生させて、磁気ディスクへの不要な書き込み又は消去動作である広域隣接トラック消去（ＷＡＴＥ）現象の抑制を図るものである。

ＭＲ積層体３３２の媒体対向面Ｓとは反対側のシールド層３３０、３３４間、シールド層３３０、３３４、１４８の媒体対向面Ｓとは反対側、下部シールド層３３０とスライダ基板２２０との間、及び、素子間シールド層１４８とコア３５との間にはアルミナ等から形成された絶縁層３８が形成されている。

なお、ＭＲ積層体３３２がＣＩＰ−ＧＭＲ多層膜を含む場合、上下部シールド層３３４及び３３０の各々とＭＲ積層体３３２との間に、アルミナ等により形成されたアルミナ等の絶縁用の上下部シールドギャップ層がそれぞれ設けられる。さらに、図示は省略するが、ＭＲ積層体３３２にセンス電流を供給して再生出力を取り出すためのＭＲリード導体層が形成される。一方、ＭＲ積層体３３２がＣＰＰ−ＧＭＲ多層膜又はＴＭＲ多層膜を含む場合、上下部シールド層３３４及び３３０はそれぞれ上下部の電極層としても機能する。この場合、上下部シールドギャップ層とＭＲリード導体層とは不要であって省略される。

ＭＲ積層体３３２のトラック幅方向の両側には、磁区の安定化用の縦バイアス磁界を印加するための、ＣｏＴａ，ＣｏＣｒＰｔ，ＣｏＰｔ等の強磁性材料からなるハードバイアス層ＨＭ（図７参照）が形成される。

電磁コイル素子３４は、垂直磁気記録用が好ましく、図４に示すように、主磁極層３４０、ギャップ層３４１ａ、コイル絶縁層３４１ｂ、コイル層３４２、及び補助磁極層３４４を備えている。

主磁極層３４０は、コイル層３４２によって誘導された磁束を、書き込みがなされる磁気ディスク（媒体）の記録層まで収束させながら導くための導磁路である。ここで、主磁極層３４０の媒体対向面Ｓ側の端部のトラック幅方向（図４の紙面奥行き方向）の幅及び積層方向（図４の左右方向）の厚みは、他の部分に比べて小さくすることが好ましい。この結果、高記録密度化に対応した微細で強い書き込み磁界を発生可能となる。

主磁極層３４０に磁気的に結合した補助磁極層３４４の媒体対向面Ｓ側の端部は、補助磁極層３４４の他の部分よりも層断面が広いトレーリングシールド部を形成している。補助磁極層３４４は、主磁極層３４０の媒体対向面Ｓ側の端部とアルミナ等の絶縁材料により形成されたギャップ層（クラッド）３４１ａ，コイル絶縁層３４１ｂを介して対向している。このような補助磁極層３４４を設けることによって、媒体対向面Ｓ近傍における補助磁極層３４４と主磁極層３４０との間において磁界勾配がより急峻になる。この結果、信号出力のジッタが小さくなって読み出し時のエラーレートを小さくすることができる。

補助磁極層３４４は、例えば、厚さ約０.５〜約５μｍの、例えばフレームめっき法、スパッタリング法等を用いて形成されたＮｉ、Ｆｅ及びＣｏのうちいずれか２つ若しくは３つからなる合金、又はこれらを主成分として所定の元素が添加された合金等から構成されている。

ギャップ層３４１ａは、コイル層３４２と主磁極層３４０とを離間しており、例えば、厚さ約０.０１〜約０.５μｍの、例えばスパッタリング法、ＣＶＤ法等を用いて形成されたＡｌ_２Ｏ_３又はＤＬＣ等から構成されている。

コイル層３４２は、例えば、厚さ約０.５〜約３μｍの、例えばフレームめっき法等を用いて形成されたＣｕ等から構成されている。主磁極層３４０の後端と補助磁極層３４４の媒体対向面Ｓから離れた部分とが結合され、コイル層３４２はこの結合部分を取り囲むように形成されている。

コイル絶縁層３４１ｂは、コイル層３４２と、補助磁極層３４４とを離間し、例えば、厚さ約０.１〜約５μｍの熱硬化されたアルミナやレジスト層等の電気絶縁材料から構成されている。

図５は、熱アシスト磁気ヘッド２１の回路図である。

配線部材２０３を構成する配線の１つは、電極パッド２４７及び電極パッド４７を介して発光素子４０のカソードに電気的に接続されており、別の配線は電極パッド２４８及び電極パッド４８を介して発光素子４０のアノードに電気的に接続されている。電極パッド２４７，２４８間に駆動電流を供給すると発光素子４０が発光する。この光は、平面導波路のコア及び媒体対向面Ｓ（図４参照）を介して磁気記録媒体の記録領域Ｒに照射される。

配線部材２０３を構成する別の一対の配線は、電極パッド２３７、ボンディングワイヤＢＷ及び電極パッド３７１を介して電磁コイル素子３４の両端にそれぞれ接続されている。一対の電極パッド２３７間に電圧を印加すると、磁気記録素子としての電磁コイル素子３４に通電が行われ、書き込み磁界が発生する。熱アシスト磁気ヘッド２１では、発光素子４０から出射された光は、平面導波路のコア３５の光入射面３５４に入射して、媒体対向面Ｓに設けられた光出射面から出射し、磁気記録媒体の記録領域Ｒに照射される（図４参照）。したがって、媒体対向面に対向する磁気記録媒体の記録領域Ｒの温度が上昇し、記録領域Ｒの保持力が一時的に低下する。この保持力の低下期間内に電磁コイル素子３４に通電を行い、書き込み磁界を発生させることで、記録領域Ｒに情報を書き込むことができる。

配線部材２０３を構成する別の一対の配線は、電極パッド２３８、ボンディングワイヤＢＷ及び電極パッド３７３を介してＭＲ効果素子３３の両端にそれぞれ接続されている。一対の電極パッド２３８に電圧を印加するとＭＲ効果素子３３にセンス電流が流れる。記録領域Ｒに書き込まれた情報は、ＭＲ効果素子３３にセンス電流を流すことで読み出すことができる。

図６は、媒体対向面側から見た磁気ヘッド主要部の平面図である。

リーディング側すなわちスライダ基板２２０側の辺の長さがトレーリング側の辺の長さよりも短い逆台形となるように、媒体対向面Ｓ側の主磁極層３４０の先端は、先細り形状にされている。

主磁極層３４０の媒体対向面側の端面には、ロータリーアクチュエータでの駆動により発生するスキュー角の影響によって隣接トラックに不要な書き込み等を及ぼさないように、ベベル角θが付けられている。ベベル角θの大きさは、例えば、１５°程度である。実際に、書き込み磁界が主に発生するのは、トレーリング側の長辺近傍であり、磁気ドミナントの場合には、この長辺の長さによって書き込みトラックの幅が決定される。

ここで、主磁極層３４０は、例えば、媒体対向面Ｓ側の端部での全厚が約０.０１〜約０.５μｍであって、この端部以外での全厚が約０.５〜約３.０μｍの、例えばフレームめっき法、スパッタリング法等を用いて形成されたＮｉ、Ｆｅ及びＣｏのうちいずれか２つ若しくは３つからなる合金、又はこれらを主成分として所定の元素が添加された合金等から構成されていることが好ましい。また、トラック幅は、例えば、１００ｎｍとすることができる。

図７は、熱アシスト磁気ヘッド２１の主要部の斜視図である。

コア３５の厚み方向をＸ軸、幅方向をＹ軸、長手方向をＺ軸とした場合、発光素子４０の発光面からＺ軸に沿って出射された光は、光入射面３５４に入射する。

コア３５は、ＭＲ効果素子３３と電磁コイル素子３４との間に位置していて集積面（ＹＺ平面）２２０２（図４参照）と平行に延びており、磁気ヘッド部３２の媒体体対向面Ｓから、磁気ヘッド部３２の媒体対向面Ｓとは反対側の面３２ａまで延びており、本例では楕円形の板状のものである。コア３５は、共に媒体対向面ＳからＺ方向に延び、トラック幅方向において対向する２つの側面３５１ａ，３５１ｂ、集積面２２０２と平行な２つの上面３５２ａ、下面３５２ｂ、媒体対向面Ｓを形成する光出射面３５３、及び、光出射面３５３とは反対側の光入射面３５４を有している。コア３５の上面３５２ａ、下面３５２ｂ、２つの側面３５１ａ、３５１ｂは、コア３５よりも屈折率が小さくコア３５に対するクラッドとして機能する絶縁層３８と接している。

このコア３５は、光入射面３５４から入射した光を、この両側面３５１ａ、３５１ｂ、及び上面３５２ａ、下面３５２ｂで反射させつつ、媒体対向面Ｓ側の端面である光出射面３５３に導くことが可能となっている。コア３５のトラック幅方向の最大幅Ｗ３５は例えば、１〜２００μｍとすることができ、厚みＴ３５は例えば２〜１０μｍとすることができ、高さＨ３５は１０〜３００μｍとすることができる。

コア３５は、何れの部分においても、絶縁層３８を形成する材料よりも高い屈折率ｎを有する、例えばスパッタリング法等を用いて形成された誘電材料から構成されている。例えば、クラッドとしての絶縁層３８が、ＳｉＯ_２（ｎ＝１.５）から形成されている場合、コア３５は、Ａｌ_２Ｏ_３（ｎ＝１.６３）から形成されていてもよい。さらに、絶縁層３８が、Ａｌ_２Ｏ_３（ｎ＝１.６３）から形成されている場合、コア３５は、Ｔａ_２Ｏ_５（ｎ＝２.１６）、Ｎｂ_２Ｏ_５（ｎ＝２.３３）、ＴｉＯ（ｎ＝２.３〜２.５５）又はＴｉＯ_２（ｎ＝２.３〜２.５５）から形成されていてもよい。コア３５をこのような材料で構成することによって、材料そのものが有する良好な光学特性によるだけではなく、界面での全反射条件が整うことによって、レーザ光の伝播損失が小さくなり、近接場光の発生効率が向上する。

プラズモン・プローブ３６は、導波路のコア３５の光出射面３５３のほぼ中央に配置されている板状部材である。プラズモン・プローブ３６は、その端面が媒体対向面Ｓに露出するようにコア３５の光出射面３５３に埋設されている。

磁気記録媒体は発光素子からの光を直接照射することによっても加熱されるが、本発明の熱アシスト磁気ヘッド２１は、コア３５の光出射面３５３に設けられたプラズモン・プローブ３６を備えている。この場合、これに発光素子４０からの光がプラズモン・プローブ３６に照射されることで近接場光が発生する。プラズモン・プローブ３６に光を照射すると、プラズモン・プローブ３６を構成する金属内の電子がプラズマ振動し、その先端部において電界の集中が生じる。この近接場光の拡がりは、プラズモン・プローブ先端部の半径程度となるため、この先端部の半径をトラック幅以下とすれば、擬似的に出射光が回折限界以下にまで絞り込まれた効果を奏する。

また、コア３６の光入射面３５４の外側には、発光素子４０からの入射光の一部が漏れることになるが、この漏れ光が迷光として機能することは好ましくない。そこで、熱アシスト磁気ヘッド２１は、コア３５の周囲に設けられたクラッド（絶縁層３８，ギャップ層３４１ａ）と、このクラッドに接触した金属とを備えることとした。すなわち、クラッドに金属を接触させておくと、漏れ光が金属に吸収される。この金属としては、絶縁層３８（図４参照）に直接接触したＣｕなどの金属層ＭＥ又は、絶縁層３８又はギャップ層３４１ａに接触した金属製のコイル層（螺旋コイル）３４２を用いることができる。コイル層３４２は書き込み磁界の発生も兼用している。クラッドはコア３５の周囲に設けられており、コア内に入射した光を閉じ込める。

主磁極層３４０は、コイル層３４２の螺旋中心から媒体対向面Ｓに向けて延びている。コイル層３４２に通電を行うと、主磁極層３４０を介して磁界が媒体対向面Ｓまで導かれ、媒体対向面Ｓから外方に広がる書き込み磁界を発生させることができるが、その一方で、コイル層３４２が金属からなり、クラッドに接触しているので、漏れ光も吸収することができる。また、光入射面３５４の周囲に遮光膜を設けても良い。

また、光入射面３５４は、ＸＹ平面（発光素子４０の光出射面）に対して傾斜していることが好ましく、この場合には、光入射面３５４で反射された光が発光素子４０側へ戻らなくなるため、発光素子４０の寿命を延ばすことが可能となる。

以上の熱アシスト磁気ヘッド２１は、媒体対向面Ｓ、媒体対向面Ｓの反対側に位置する第１面２２０１、及び媒体対向面と第１面２２０１との間に位置する側面を有するスライダ基板２２０と、媒体対向面Ｓ側に光出射面３５３を有する平面導波路のコア３５と、光出射面３５３に近接した磁気記録素子３４とを有し、スライダ基板２２０の側面の一つに固定された磁気ヘッド部３２と、第１面２２０１に固定された第２面２３００を有する光源支持基板２３０と、コア３５の光入射面３５４に対向し、光源支持基板２３０に固定された発光素子４０とを備えている（図４参照）。なお、近接とは光出射面３５３によって加熱された磁気記録媒体の記録領域が、元の温度に戻る前に磁気記録素子３４からの磁界を当該記録領域に与えることが可能な距離である。また、コア３５のＸ軸方向の厚みは一定であり、ＸＹ断面は四角形である。

光源支持基板２３０には発光素子４０が固定されており、スライダ基板２２０の第１面２２０１は光源支持基板２３０の第２面２３００に固定されているので、スライダ基板２２０と発光素子４０との位置関係が固定される。発光素子４０はコアの光入射面３５４に対向しているので、従来のような長距離の光伝播は行われず、取り付け誤差や光の結合損失を許容して、発光素子の出射光を媒体対向面まで導くことができる。

また、光入射面３５４における入射光重心位置Ｇを含むＸＹ平面内のＸ軸に沿った光強度分布のスポット径又は半値幅は、コア３５の厚みＴ３５よりも大きく設定されている。
ここで、導波路のコア３５内には、一定の厚みを有する集光レンズ３５Ｌが埋設されている。この熱アシスト磁気ヘッドは、光出射面３５３に設けられたプラズモン・プローブ３６の隣に位置する磁気記録素子３４を備えている。集光レンズ３５Ｌは、発光素子４０からコア３５内に入射した光をプラズモン・プローブ３６上に集光するものである。

図８は、コア３５の平面図及び集光レンズ３５Ｌの種類を示す説明図である。

集光レンズ３５Ｌの重心位置は、コア３５内の光入射面３５４から距離Ｚ１の位置にあり、光出射面３５３から距離Ｚ２の位置にある（図８（ａ）参照）。距離Ｚ１は距離Ｚ２よりも小さく、比較的大きな曲率半径の集光レンズでも、ある程度の強度まで絞られた光をプラズモン・プローブ３６に照射することが可能となっている。

集光レンズ３５Ｌの形状としては、種々のものが考えられる。

図８（ｂ）は、単一の凸レンズ３５Ｌ_１を構成する集光レンズ３５Ｌである。

図８（ｃ）は、一対の凸レンズ３５Ｌ_１，３５Ｌ_２の間に凹レンズ３５Ｌ_３を介在させた一群のレンズからなる集光レンズ３５Ｌである。

図８（ｄ）は、Ｙ方向長の異なる複数の直方体３５Ｌ_１１，３５Ｌ_１２，３５Ｌ_１３，３５Ｌ_１４，３５Ｌ_１５，３５Ｌ_１６，３５Ｌ_１７，３５Ｌ_１８をＹ軸に沿って離隔して並べてなるバイナリレンズであり、これらの屈折率は周囲のコア３５の材料の屈折率よりも高い。高屈折率直方体３５Ｌ_１１，３５Ｌ_１２，３５Ｌ_１３，３５Ｌ_１４，３５Ｌ_１５，３５Ｌ_１６，３５Ｌ_１７，３５Ｌ_１８のＹ方向長は、これら全体の重心位置から遠くなるほど短くなり、離隔間隔も狭くなっている。

図８（ｅ）は、Ｙ方向長の異なる複数の階段状透明体３５Ｌ_２１，３５Ｌ_２２，３５Ｌ_２３，３５Ｌ_２４，３５Ｌ_２５，３５Ｌ_２６，３５Ｌ_２７，３５Ｌ_２８をＹ軸に沿って離隔して並べてなるバイナリレンズであり、これらの屈折率は周囲のコア３５の材料の屈折率よりも高い。階段状とは、各透明体がＸＹ平面に平行な２つの平面を光出射面３５３側に備えており、これらの２つの面間に段差が構成されていることを意味する。各透明体はＸＹ平面に平行な１つの平面を光入射面３５４側に備えている。高屈折率の階段状透明体３５Ｌ_２１，３５Ｌ_２２，３５Ｌ_２３，３５Ｌ_２４，３５Ｌ_２５，３５Ｌ_２６，３５Ｌ_２７，３５Ｌ_２８のＹ方向長は、これら全体の重心位置から遠くなるほど短くなり、離隔間隔も狭くなっている。

図８（ｆ）は、フレネルレンズ３５Ｌ_３０からなる集光レンズ３５Ｌであり、フレネルレンズ３５Ｌ_３０のＹＺ断面は鋸波の形状を有している。

このように、集光レンズ３５Ｌは、凸レンズ、バイナリレンズ、又は、フレネルレンズからなることが好ましく、いずれのレンズも、コア３５内に埋設することが可能であり、集光を行うことができる。また、いずれの集光レンズ３５Ｌにおいても、その集光レンズ３５Ｌによる光の集光位置Ｐ（集光レンズ中心から距離ｆ_ＬＤの位置）と、光出射面３５３の位置（焦点位置Ｑ）とは、コア３５の光軸Ｚ_ＡＸに沿ってずれている。

図９は、集光レンズ３５Ｌの一例として凸レンズを用いた場合のコア３５の斜視図である。

発光素子（レーザダイオード）４０の端面から指向角を持って出射されたレーザ光は、光入射面３５４を介してコア３５内に入射する。この光は、集光レンズ３５Ｌによって集光され、コア３５の出射面３５３よりも遠い位置、すなわち、コア３５の外部の位置Ｐにおいて集光する。集光レンズ３５Ｌと集光位置Ｐとの間にはプラズモン・プローブ３６が配置されている。集光レンズ３５Ｌからの光をプラズモン・プローブ３６に照射することにより、プラズモン・プローブ３６から近接場光を発生させることができる。

近接場光は光出射面３５３から出射され、磁気記録媒体ＭＲＭの記録領域Ｒを加熱する。磁気記録媒体ＭＲＭの記録領域Ｒが加熱されると、記録領域Ｒの保持力が低下し、保持力Ｒの低下期間中において、磁気記録媒体ＭＲＭを移動させて記録領域Ｒをプラズモン・プローブ３６の隣に位置する磁気記録素子３４の直下に移動させ、磁気記録素子３４への通電によって発生した磁界によって、容易に記録領域Ｒに書き込みを行うことができる。

ここで、集光レンズ３５Ｌがコア３５内に埋設されており、集光レンズ３５Ｌによる光の集光位置（集光レンズ中心から距離ｆ_ＬＤの位置）Ｐは、プラズモン・プローブ３６の位置（集光レンズ中心から距離ｆ_ＬＥＮＳの位置：光出射面３５３の位置）Ｑからずれている。

発光素子４０の存在位置が、Ｙ軸に沿って、コア３５の光軸Ｚ_ＡＸ上からずれたとする。位置ずれした場合の発光素子４０’からの主光線は、集光レンズ３５Ｌの焦点位置Ｑを通るが、発光素子４０’からの光の集光位置は、Ｙ軸方向に沿って位置Ｐからずれることになる。

しかしながら、集光レンズ３５Ｌによる光の集光位置Ｐは、Ｚ軸に沿ってレンズ焦点位置Ｑからずれているので、発光素子４０のコア３５に対する相対位置、換言すれば、光入射面３５４への光の入射位置が多少ずれた場合においても、プラズモン・プローブ３６への入射光量があまり変化せず、安定した近接場光をプラズモン・プローブ３６から発生させ、安定した加熱及び書き込みを行うことができる。

また、本例では、光出射面３５３の位置は、集光レンズ３５Ｌの焦点位置Ｑに一致している。集光レンズ３５Ｌの焦点位置Ｑは、平行光束が入力した場合における光の集光位置であるが、この位置は発光素子４０のコア３５に対する相対位置に拘わらず一意的に決定される。発光素子４０からは発散光が出力されるので、この位置Ｑに光出射面３５３を配置すれば、発光素子４０からの発散光は、著しい光強度の低下を伴うことなく、焦点位置Ｑからずれた位置Ｐに自動的に集光することになる。また、Ｙ軸方向に沿って発光素子４０がずれた場合においても、その主光線は焦点位置Ｑを通るため、プラズモン・プローブ３６に光を照射することができるという利点もある。

また、本例の集光レンズ３５Ｌは凸レンズであって、その屈折率はコア３５の屈折率よりも高く、コア３５の光軸（Ｚ_ＡＸ）をＺ軸とし、コア３５の厚み方向をＸ軸、幅方向をＹ軸とすると、凸レンズ３５Ｌは、Ｘ軸に平行な線分Ｘ_Ａの群からなりＸＹ平面に対して光入射面３５４方向に突出した光入射曲面３５Ｘ_Ａと、Ｘ軸に平行な線分Ｘ_Ｂの群からなりＸＹ平面に対して光出射面３５３方向に突出した光出射曲面３５Ｘ_Ｂとを有している。

発光素子４０から出射された光は、指向性を有しているので、−Ｚ軸方向への進行に伴って広がっていく傾向があるが、光入射曲面３５Ｘ_Ａを通過した後に内側に曲がり、更に、光出射曲面３５Ｘ_Ｂを通過した時点で更に内側に曲がって所定の集光位置Ｐで集光する。

図１０は、媒体対向面Ｓから見たプラズモン・プローブ３６の斜視図である。

プラズモン・プローブ３６は、媒体対向面Ｓから見て三角形状を呈し、導電材料により形成されている。三角形の底辺３６ｄがスライダ基板２２０の集積面２２０２と平行すなわちトラック幅方向と平行に配置され、底辺と向き合う頂点３６ｃが底辺３６ｄよりも電磁コイル素子３４の主磁極層３４０側に配置されており、具体的には、頂点３６ｃが主磁極層３４０のリーディング側エッジＥと対向するように配置されている。プラズモン・プローブ３６の好ましい形態は、底辺３６ｄの両端の２つの底角がいずれも同じとされた二等辺三角形である。

プラズモン・プローブ３６の頂点３６ｃの曲率半径ｒは５〜１００ｎｍとすることが好ましい。三角形の高さＨ３６は、入射されるレーザ光の波長よりも十分に小さく、２０〜４００ｎｍとすることが好ましい。底辺３６ｄの幅Ｗは、入射されるレーザ光の波長よりも十分に小さく、２０〜４００ｎｍとすることが好ましい。頂点３６ｃの角度βは例えば６０度である。

プラズモン・プローブ３６の厚みＴ３６は１０〜１００ｎｍとすることが好ましい。

このような近接場光発光部３６がコア３５の光出射面３５３に設けられていると、近接場光発光部３６の頂点３６ｃ近傍に電界が集中して頂点３６ｃ近傍から媒体に向かって近接場光が発生する。

近接場光は、入射されるレーザ光の波長及びコア３５の形状にも依存するが、一般に、媒体対向面Ｓから見てプラズモン・プローブ３６の境界で最も強い強度を有する。特に、本実施形態では、プラズモン・プローブ３６に到達する光の電界ベクトルは、発光素子４０の積層方向（Ｘ方向）となる。したがって、頂点３６ｃ近傍にて最も強い近接場光の放射が起こる。すなわち、磁気ディスクの記録層部分を光により加熱する熱アシスト作用において、この頂点３６ｃ近傍と対向する部分が、主要な加熱作用部分となる。

この近接場光の電界強度は、入射光に比べて桁違いに強く、この非常に強力な近接場光が、磁気ディスク表面の対向する局所部分を急速に加熱する。これにより、この局所部分の保磁力が、書き込み磁界による書き込みが可能な大きさまでに低下するので、高密度記録用の高保磁力の磁気ディスクを使用しても、電磁コイル素子３４による書き込みが可能となる。なお、近接場光は、媒体対向面Ｓから磁気ディスクの表面に向かって、１０〜３０ｎｍ程度の深さまで到達する。従って、１０ｎｍ又はそれ以下の浮上量である現状において、近接場光は、十分に記録層部分に到達することができる。また、このように発生する近接場光のトラック幅方向の幅や媒体移動方向の幅は、上述の近接場光の到達深さと同程度であって、また、この近接場光の電界強度は、距離が離れるに従って指数関数的に減衰するので、非常に局所的に磁気ディスクの記録層部分を加熱することができる。

図１１は、プラズモン・プローブ３６への入射光の波長λ（ｎｍ）と近接場光強度Ｉ（ａ．ｕ．）との関係を示すグラフである。なお、プラズモン・プローブ３６の長さＨ３６＝１００ｎｍである。

プラズモン・プローブ３６としてＡｌを用いた場合には入射光の波長λ（ｎｍ）が３５０ｎｍ付近に近接場光の強度ピークを有し、Ａｇを用いた場合には５３０ｎｍ付近に強度ピークを有し、Ａｕを用いた場合には６５０ｎｍ付近に強度ピークを有する。プラズモン・プローブ３６の材料としては、Ａｌ、Ａｇ、Ａｕの他、Ｃｕ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｒｈ又はＩｒを用いることができる。また、プラズモン・プローブ３６の材料として、これらの金属材料のうちのいくつかの組合せからなる合金を採用することもできる。

図１２は、プラズモン・プローブ３６への入射光の波長λ（ｎｍ）と近接場光強度Ｉ（ａ．ｕ．）との関係を示すグラフである。なお、プラズモン・プローブ３６の材料はＡｕであり、長さＨ３６は１００ｎｍ、２００ｎｍ、３００ｎｍである。長さＨ３６は２０〜４００ｎｍが好ましいが、短波長の光を入射させた方が、スペクトルの半値幅を狭くなる傾向にあり、入射光波長の揺らぎに対する近接場光強度変動の耐性が高くなる。
（光源ユニット）

次いで、図３及び図４を再び参照して、熱アシスト磁気ヘッド２１の光源ユニット２３の構成要素について説明する。

光源ユニット２３は、光源支持基板２３０、及び、外形形状が板状の発光素子４０を主として備えている。

光源支持基板２３０はアルティック（Ａｌ_２Ｏ_３−ＴｉＣ）等からなる基板であり、スライダ基板２２０の背面２２０１に接着している接着面２３００を有している。接着面２３００にはアルミナ等の断熱層２３０ａが形成されている。この接着面２３００を底面とした際の一つの側面である素子形成面２３０２上に、アルミナ等の絶縁材料から形成された絶縁層４１が設けられており、この絶縁層４１の上に、電極パッド４７、４８が形成され、電極パッド４７上に発光素子４０が固定されている。

電極パッド４７、４８は、絶縁層４１の表面かつ媒体対向面Ｓと交差する面４１１、言い換えると、スライダ基板２２０の集積面２２０２と平行な面４１１上に、レーザ駆動用に形成されている。

電極パッド４７は、図４に示すように、絶縁層４１内に設けられたビアホール４７ａにより光源支持基板２３０と電気的に接続されている。また、電極パッド４７は、発光素子４０駆動時の熱をビアホール４７ａを介して光源支持基板２３０側へ逃がすためのヒートシンクとしても機能する。

電極パッド４７は、図３に示すように、絶縁層４１の面４１１の中央部にトラック幅方向に延びて形成されている。一方、電極パッド４８は、電極パッド４７からトラック幅方向に離間した位置に形成されている。各電極パッド４７、４８は、半田リフローによるフレクシャ２０１との接続のために、さらに、フレクシャ２０１側に向かって延びている。

電極パッド４７、４８は、それぞれ、フレクシャ２０１の電極パッド２４７、２４８とリフロー半田により電気的に接続されており、これにより光源の駆動が可能となっている。また、電極パッド４７は上述のように光源支持基板２３０と電気的に接続されているため、電極パッド２４７により光源支持基板２３０の電位を例えばグラウンド電位に制御することが可能となっている。

電極パッド４７、４８は、例えば、厚さ１０ｎｍ程度のＴａ、Ｔｉ等からなる下地層を介して形成された金属層であって、厚さ１〜３μｍ程度の、例えば真空蒸着法やスパッタリング法等を用いて形成されたＡｕ、Ｃｕ等の層から形成することができる。

そして、発光素子４０は、電極パッド４７の上にＡｕ−Ｓｎ等の導電性の半田材料からなる半田層４２（図４参照）により電気的に接続されている。このとき、発光素子４０は、電極パッド４７の一部のみを覆うように電極パッド４７に対して配置されている。

図１３は、発光素子４０の斜視図である。

発光素子（レーザダイオード）４０は、通常、光学系ディスクストレージに使用されるものと同じ構造を有していてよく、例えば、ｎ電極４０ａと、ｎ−ＧａＡｓ基板４０ｂと、ｎ−ＩｎＧａＡｌＰクラッド層４０ｃと、第１のＩｎＧａＡｌＰガイド層４０ｄと、多重量子井戸（ＩｎＧａＰ／ＩｎＧａＡｌＰ）等からなる活性層４０ｅと、第２のＩｎＧａＡｌＰガイド層４０ｆと、ｐ−ＩｎＧａＡｌＰクラッド層４０ｇと、^＊ｎ−ＧａＡｓ電流阻止層４０ｈと、ｐ−ＧａＡｓコンタクト層４０ｉと、ｐ電極４０ｊとが順次積層された構造を有する。これらの多層構造の劈開面の前後には、全反射による発振を励起するためのＳｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３等からなる反射膜５０及び５１が成膜されており、レーザ光が放射される出光端４００には、一方の反射膜５０における活性層４０ｅの位置に開口が設けられている。このような発光素子４０は、膜厚方向に電圧が印加されることにより、出光端４００からレーザ光を出射する。

放射されるレーザ光の波長λ_Ｌは、例えば６００〜６５０ｎｍ程度である。ただし、プラズモン・プローブ３６の金属材料に応じた適切な励起波長が存在することに留意しなければならない。例えば、プラズモン・プローブ３６としてＡｕを用いる場合、レーザ光の波長λ_Ｌは、６００ｎｍ近傍が好ましい。

発光素子４０の大きさは、上述したように、例えば、幅（Ｗ４０）が２００〜３５０μｍ、長さ（奥行き、Ｌ４０）が２５０〜６００μｍ、厚み（Ｔ４０）が６０〜２００μｍ程度である。ここで、発光素子４０の幅Ｗ４０は、電流阻止層４０ｈの対向端の間隔を下限として、例えば、１００μｍ程度までに小さくすることができる。ただし、発光素子４０の長さは、電流密度と関係する量であり、それほど小さくすることはできない。いずれにしても、発光素子４０に関しては、搭載の際のハンドリングを考慮して、相当の大きさが確保されることが好ましい。

また、この発光素子４０の駆動においては、ハードディスク装置内の電源が使用可能である。実際、ハードディスク装置は、通常、例えば２Ｖ程度の電源を備えており、レーザ発振動作には十分の電圧を有している。また、発光素子４０の消費電力も、例えば、数十ｍＷ程度であり、ハードディスク装置内の電源で十分に賄うことができる。

発光素子４０のｎ電極４０ａが電極パッド４７にＡｕＳｎ等の半田層４２（図４参照）により固定されている。ここで、発光素子４０の出光端（光出射面）４００が図４の下向き（−Ｚ方向）、すなわち出光端４００が接着面２３００と平行になるように発光素子４０が光源支持基板２３０に固定されており、出光端４００はスライダ２２のコア３５の光入射面３５４と対向可能となっている。実際の発光素子４０の固定においては、例えば、電極パッド４７の表面に厚さ０.７〜１μｍ程度のＡｕＳｎ合金の蒸着膜を成膜し、発光素子４０を乗せた後、熱風ブロア下でホットプレート等による２００〜３００℃程度までの加熱を行って固定すればよい。

また、電極パッド４８と、発光素子４０のｐ電極４０ｊと、がボンディングワイヤにより電気的に接続されている。なお、電極パッド４７と接続される電極は、ｎ電極４０ａでなくｐ電極４０ｊでもかまわず、この場合、ｎ電極４０ａが電極パッド４８とボンディングワイヤにより接続される。さらに、発光素子４０の支持基板側を段差状に加工することにより、ボンディングワイヤを用いない電気的な接続構造も可能である。

ここで、上述したＡｕＳｎ合金による半田付けをする場合、光源ユニットを例えば３００℃前後の高温に加熱することになるが、本発明によれば、この光源ユニット２３がスライダ２２とは別に製造されるため、スライダ内の磁気ヘッド部がこの高温の悪影響を受けずに済む。

そして、上述のスライダ２２の背面２２０１と光源ユニット２３の接着面２３００とが、例えば、ＵＶ硬化型接着剤等の接着剤層４４（図４参照）により接着されており、発光素子４０の出光端４００がコア３５の光入射面３５４と対向するように配置されている。

なお、発光素子４０及び電極パッドの構成は、当然に、上述した実施形態に限定されるものではなく、例えば、発光素子４０は、ＧａＡｌＡｓ系等、他の半導体材料を用いた他の構成のものであってもよい。さらに、発光素子４０と電極との半田付けに、他のろう材を用いて行うことも可能である。さらにまた、発光素子４０を、ユニット基板上に直接、半導体材料をエピタキシャル成長させることによって形成してもよい。
（製造方法）

続いて、上述の熱アシスト磁気ヘッドの製造方法について簡単に説明する。

まず、スライダ２２を製造する。具体的には、スライダ基板２２０を用意し、公知の方法を用いてＭＲ効果素子３３及び素子間シールド層１４８を形成し、さらに下地としてアルミナ等の絶縁層３８を形成する。

続いて、導波路及びプラズモン・プローブ３６を形成する。この工程を、図１４及び図１５を参照して詳しく説明する。

図１４及び図１５は、導波路及びプラズモン・プローブ３６の形成方法の一実施形態を説明する斜視図である。

まず、図１４の（Ａ）に示すように、最初に、Ａｌ_２Ｏ_３等の絶縁層３８ａ上に、コア３５の一部となる、絶縁層３８ａよりも屈折率の高いＴａ_２Ｏ_５等の誘電体膜３５ａを成膜し、その上に、Ａｕ等の金属層３６ａを製膜し、その上に、リフトオフ用の底部が窪んだレジストパターン１００２を形成する。

次いで、図１４の（Ｂ）に示すように、イオンミリング法等を用いて、レジストパターン１００２の直下を除いて、金属層３６ａの不要部分を除去することにより、誘電体膜３５ａの上に下部が広い台形状の金属層３６ａが積層されたパターンが形成される。

その後、図１４の（Ｃ）に示すように、レジストパターン１００２を除去した後に、台形状の金属層３６ａの両斜面側からそれぞれイオンミリング法等により各斜面の一部をそれぞれ除去して、断面三角形状の金属層３６ａを形成する。

続いて、図１４の（Ｄ）に示すように、金属層３６ａを覆うように誘電体膜３５ａ上に誘電体膜３５ａと同じ材料による誘電体膜３５ｂを成膜し、将来媒体対向面が形成される側に金属層３６ａの端面を形成するためのレジストパターン１００３を積層し、図１５の（Ａ）に示すように、将来媒体対向面が形成される側とは反対側において、金属層３６ａ及び誘電体膜３５ｂをイオンミリング法等により除去し、その後、除去した部分に誘電体膜３５ｂと同じ材料により誘電体膜３５ｃを成膜する。

さらに、図１５の（Ｂ）に示すように、誘電体膜３５ｂ、３５ｃ上に、さらに、誘電体膜３５ｂと同じ材料により誘電体膜３５ｄを積層し、長方形状となるように誘電体膜３５ａ，３５ｂ，３５ｃ，３５ｄをパターニングすることにより、下部クラッドとなる誘電体３８ａ、コア３５を構成する誘電体層３５ａ，３５ｃ，３５ｄが完成する。

次に、コア３５に集光レンズ３５Ｌを形成する。この形成にあたっては、まず、集光レンズ３５Ｌの平面形状の領域３５Ｌ’が開口したレジストＲＥを誘電体層３５ｄ上に形成する。なお、レジストＲＥには、光入射面側の表面にも目印用の開口Ｍ’，Ｍ’を２つほど形成しておく（図１５（Ｃ））。なお、マスクとしてはホトレジストを用いることができるが、これに代えて金属マスクなどのハードマスクを使用することも可能である。

しかる後、このレジストＲＥをマスクとして、コア（誘電体層３５ｄ，３５ｃ，３５ａ）をクラッド３８ａの表面が露出するまでエッチングする（図１６（Ａ））。
更に、コア（誘電体層３５ｄ，３５ｃ，３５ａ）上に高屈折率材料ＨＲを堆積し、コアの露出表面上、及び、エッチングによって形成された開口内の下部クラッド３８ａ上に、この高屈折率材料ＨＲを埋設する。高屈折率材料ＨＲは、領域３５Ｌ’内において集光レンズ３５Ｌとなり、開口Ｍ’内において目印領域Ｍとなる（図１６（Ｂ））。目印領域Ｍは、光の入射位置を画像認識によって観察するために形成する。

その後、レジストＲＥを除去すると、集光レンズ３５Ｌ及び目印領域Ｍ以外の領域の高屈折率材料ＨＲが、リフトオフによって除去され、コア３５の表面が露出する（図１６（Ｃ））。

さらに、図１６の（Ｄ）に示すように、コア３５を覆うように絶縁層３８ａと同じ材料で絶縁層（上部クラッド）３８ｂを更に形成することにより、クラッド層としての絶縁層３８が完成する。そして、金属層３６ａが露出している側から所定距離ラッピングすることにより所定の厚みの近接場光発光部３６及び媒体対向面Ｓが形成されるのである。

以上の工程により、プラズモン・プローブ３６を備えたコア３５を形成することができる。この平面導波路は、コア３５、上部クラッド３８ｂ及び下部クラッド３８ａからなる。なお、エッチングには、イオンビームエッチング、反応性イオンエッチング、ウエットエッチングなどがあり、マスク除去にはウエットエッチング、化学機械研磨、アッシングなどの方法が挙げられる。なお、上述の方法では、リフトオフを用いたが、集光レンズ３５Ｌの堆積形成の直前の工程においてレジストＲＥを除去しておき、集光レンズを全面スパッタ法により形成した後、そのコアの表面が平坦になるまで化学機械研磨を行う方法を採用してもよい。

コアやクラッドの材料としては石英ガラスなどのガラス材料が知られており、コアの部分は酸化ゲルマニウムなどを添加して屈折率を上昇させ、クラッド部分はフッ素や酸化ボロンなどを添加して屈折率を低下させることができる。集光レンズでは、高屈折率を達成するための酸化ゲルマニウムなどの添加量がコア内よりも高く設定されている。

その後、図４に示すようにパターニング及びスパッタリングを用いた公知の方法により、電磁コイル素子３４を形成し、その後、アルミナ等による絶縁層３８を形成し、接続のための電極パッド３７１等を形成し、その後エアベアリング面やその裏面のラッピングを行うことによりスライダ２２が完成する。この後、スライダ２２の電磁コイル素子３４やＭＲ効果素子３３のテストを各スライダごとに行い、良品を選別する。

続いて、光源ユニット２３を製造する。まず、図４に示すように、アルティック製等の光源支持基板２３０を用意し、その表面に公知の方法により断熱層２３０ａ、絶縁層４１及び電極パッド４７、４８を形成し、電極パッド４７の上に発光素子４０をＡｕＳｎ等の導電性の半田材により固定し、その後、基板の切断分離等により所定の大きさに整形する。これにより、光源ユニット２３が完成する。このようにして得た光源ユニットも、発光素子の特性評価、特に、高温連続通電試験による駆動電流のプロファイルを観察し、十分に寿命が長いと考えられるものを選択する。

その後、図１７（Ａ）に示すように、良品とされた光源ユニット２３の接着面２３００と、良品とされたスライダ２２の背面２２０１のいずれか又は両方にＵＶ硬化型接着剤４４ａを塗布する。ＵＶ硬化型接着剤としては、ＵＶ硬化型エポキシ樹脂や、ＵＶ硬化型アクリル樹脂等が挙げられる。

そして、図１７（Ｂ）に示すように、光源ユニット２３の接着面２３００とスライダ２２の背面２２０１とを重ね合わせた後、電極パッド４７，４８間に電圧を印加して発光素子４０を発光させると共に、コア３５の光出射面３５３に光検出器ＤＴを対向配置し、光源ユニット２３とスライダ２２とを相対的に図１７（Ｂ）の矢印方向に移動させ、最も光検出器ＤＴの出力が高くなる位置を探し出し、その位置で、外部からＵＶ硬化型接着剤に紫外線を照射することによりＵＶ硬化型接着剤４４ａを硬化させ、これにより発光素子の光軸とコア３５の光軸とを合わせた状態で光源ユニット２３とスライダ２２との接着をすることができる。

以上のように、上述の実施形態に係る熱アシスト磁気ヘッドの製造方法は、下部クラッド３８ａ上にコア３５（３５ａ，３５ｂ，３５ｃ，３５ｄ）を堆積する工程（図１５（Ｂ））と、コア３５の一部をエッチングする工程（図１６（Ａ））と、エッチングによって除去された領域内にコア３５よりも高屈折率の材料を堆積することで、集光レンズ３５Ｌを形成する工程（図１６（Ｂ））と、コア３５及び集光レンズ３５Ｌ上に上部クラッド３８ｂを形成する工程（図１６（Ｄ））と、光出射面にプラズモン・プローブ３６を形成する工程（図１４（Ａ）〜図１６（Ｄ））と、プラズモン・プローブ３６の隣に電磁コイル３４（図７）を形成する工程とを備えている。本発明の製造方法によれば、集光レンズ３５Ｌをエッチング及び高屈折率材料の堆積工程によって簡単に形成することができるので、熱アシストヘッドを簡易に製造することができる。

続いて、本実施形態にかかる熱アシスト磁気ヘッド２１の作用について説明する。

書き込み又は読み出し動作時には、熱アシスト磁気ヘッド２１は、回転する磁気ディスク（媒体）１０の表面上において流体力学的に所定の浮上量をもって浮上する。この際、ＭＲ効果素子３３及び電磁コイル素子３４の媒体対向面Ｓ側の端が磁気ディスク１０と微小なスペーシングを介して対向することによって、データ信号磁界の感受による読み出しとデータ信号磁界の印加による書き込みとが行われる。

ここで、データ信号の書き込みの際、光源ユニット２３からコア３５を通って伝播してきたレーザ光がプラズモン・プローブ３６に到達し、プラズモン・プローブ３６から近接場光が発生する。この近接場光によって、熱アシスト磁気記録を行うことが可能となる。

熱アシスト磁気記録方式を採用することにより、高保磁力の磁気ディスクに垂直磁気記録用の薄膜磁気ヘッドを用いて書き込みを行い、記録ビットを極微細化することによって、例えば、１Ｔbits／in^２級の記録密度を達成することも可能となり得る。

そして、本実施形態では、光源ユニット２３を用いることによって、スライダ２２のコア３５の光入射面（端面）３５４に、コア３５の層面に平行な方向に伝播するレーザ光を入射させることができる。すなわち、集積面２２０２と媒体対向面Ｓとが垂直である構成を有する熱アシスト磁気ヘッド２１において、適切な大きさ及び方向を有するレーザ光が、確実に供給可能となる。その結果、磁気ディスクの記録層の加熱効率が高い熱アシスト磁気記録を実現可能とする。

そして、本実施形態によれば、磁気ヘッド部３２がスライダ基板２２０に固定され、光源である発光素子４０が光源支持基板２３０にそれぞれ別に固定されているので、スライダ基板２２０に固定された電磁コイル素子３４と、光源支持基板２３０に固定された発光素子４０とをそれぞれ独立に試験した上で、良品であるスライダ２２と良品である光源ユニット２３とを互いに固定することにより良品である熱アシスト磁気ヘッド２１を歩留まり良く製造できる。

また、磁気ヘッド部３２がスライダ基板２２０の側面に設けられているので、従来の薄膜磁気ヘッドの製造方法を用いて磁気ヘッド部３２の電磁コイル素子３４やＭＲ効果素子３３等を容易に形成できる。

さらに、発光素子４０が媒体対向面Ｓから離れた位置かつスライダ２２の近傍にあるので、発光素子４０から発生する熱による電磁コイル素子３４やＭＲ効果素子３３等への悪影響や発光素子４０と磁気ディスク１０との接触等の可能性が抑制されると共に、光ファイバ、レンズ、ミラー等が必須では無いので光の伝播損失が低減でき、さらに、磁気記録装置全体の構造も簡単にできる。

また、本実施形態では、光源支持基板２３０の裏面に断熱層２３０ａが形成されているので、発光素子４０から発生する熱がより一層スライダ２２に伝導しにくくなっている。

また、上記実施形態では、スライダ基板２２０と光源支持基板２３０とには、同じアルティック製の基板を採用しているが、異なる材料の基板を用いることも可能である。この場合でも、スライダ基板２２０の熱伝導率をλｓ、光源支持基板２３０の熱伝導率をλｌとすると、λｓ≦λｌを満たすようにすることが好ましい。これにより、発光素子４０が発生する熱を、なるべくスライダ基板２２０に伝わらないようにしつつ光源支持基板２３０を通して外部に逃がすことが容易となる。

なお、スライダ２２及び光源ユニット２３の大きさは任意であるが、例えば、スライダ２２は、トラック幅方向の幅７００μｍ×長さ（奥行き）８５０μｍ×厚み２３０μｍの、いわゆるフェムトスライダであってもよい。この場合、光源ユニット２３は、これとほぼ同じ幅及び長さを有することができる。実際、例えば、通常用いられる発光素子の典型的な大きさは、幅２５０μｍ×長さ（奥行き）３５０μｍ×厚み６５μｍ程度であり、例えば、この大きさの光源支持基板２３０の側面にこの大きさの発光素子４０を設置することが、十分に可能となっている。なお、光源支持基板２３０の底面に溝を設け、この溝内に発光素子４０を設けることも可能である。

また、コア３５の光入射面３５４に達したレーザ光の遠視野像（ファーフィールドパターン）のスポットにおいて、トラック幅方向の径を、例えば０．５〜１．０μｍ程度とし、この径に直交する径を、例えば１〜５μｍ程度とすることができる。これに対応して、このレーザ光を受け取るコア３５の厚みＴ３５を、例えばスポットよりも大きな２〜１０μｍ程度とし、コア３５のトラック幅方向の最大幅（Ｗ３５）を、例えば１〜２００μｍ程度とすることが好ましい。

また、電磁コイル素子３４が、長手磁気記録用であってもかまわない。この場合、主磁極層３４０及び補助磁極層３４４の代わりに、下部磁極層及び上部磁極層が設けられ、さらに、下部磁極層及び上部磁極層の媒体対向面Ｓ側の端部に挟持された書き込みギャップ層が設けられる。この書き込みギャップ層位置からの漏洩磁界によって書き込みが行われる。

また、プラズモン・プローブの形状も、上述のものに限られず、たとえば、三角形でなく頂点３６ｃが平らになった台形状でも実施可能であり、また、三角形状または台形状の板を、その頂点同士または短辺同士が所定距離離間して対向するように一対配置した、いわゆる「蝶ネクタイ型」構造でも実施可能である。

図１８は、「蝶ネクタイ型」構造のプラズモン・プローブ３６の斜視図である。一対のプラズモン・プローブ３６がＸ軸に沿って対向して配置されており、その頂点３６ｃ同士が所定の間隔を隔てて突き合されている。この「蝶ネクタイ型」構造においては、頂点３６ｃ間の中心部に非常に強い電界の集中が発生し、近接場光が生じる。

また、コイル層３４２は、図４等において１層であるが、２層以上又はヘリカルコイルでもよい。

また、他の実施形態として、プラズモン・プローブ３６として、コア３５の媒体対向面Ｓ側に光の波長よりも小さい微小な開口を設けてもよい。

また、断熱層２３０ａは、スライダ基板２２０の背面２２０１に形成されていてもよく、全く設けなくても実施は可能である。

また、光源ユニット２３とスライダ２２との接着に、ＵＶ硬化型接着剤以外の接着剤例えば、発光素子４０と電極パッド４７との接着に用いたＡｕＳｎ等の半田層を用いても実施は可能である。

また、上記熱アシスト磁気ヘッドを備えたＨＧＡ及びハードディスク装置では、安定した書き込みが高密度で記録できるようになる。

以上述べた実施形態は全て本発明を例示的に示すものであって限定的に示すものではなく、本発明は他の種々の変形態様及び変更態様で実施することができる。従って本発明の範囲は特許請求の範囲及びその均等範囲によってのみ規定されるものである。

実施の形態に係るハードディスク装置の斜視図である。 ＨＧＡ１７の斜視図である。 図１に示した熱アシスト磁気ヘッド２１の近傍の拡大斜視図である。 図３に示した熱アシスト磁気ヘッド２１のＩＶ−ＩＶ矢印断面図である。 熱アシスト磁気ヘッド２１の回路図である。 媒体対向面側から見た磁気ヘッド主要部の平面図である。 熱アシスト磁気ヘッド２１の主要部の斜視図である。 コア３５の平面図及び集光レンズ３５Ｌの種類を示す説明図である。 集光レンズ３５Ｌの一例として凸レンズを用いた場合のコア３５の斜視図である。 媒体対向面Ｓから見たプラズモン・プローブ３６の斜視図である。 プラズモン・プローブ３６への入射光の波長λ（ｎｍ）と近接場光強度Ｉ（ａ．ｕ．）との関係を示すグラフである。 プラズモン・プローブ３６への入射光の波長λ（ｎｍ）と近接場光強度Ｉ（ａ．ｕ．）との関係を示すグラフである。 発光素子４０の斜視図である。 導波路及びプラズモン・プローブ３６の形成方法の一実施形態を説明する斜視図である。 導波路及びプラズモン・プローブ３６の形成方法の一実施形態を説明する斜視図である。 導波路及びプラズモン・プローブ３６の形成方法の一実施形態を説明する斜視図である。 熱アシスト磁気ヘッドの製造方法を示す斜視図である。 「蝶ネクタイ型」構造のプラズモン・プローブ３６の斜視図である。

符号の説明

１…ハードディスク装置、１０…磁気ディスク（記録媒体）、１７…ヘッドジンバルアセンブリ（ＨＧＡ）、２０…サスペンション、２１…熱アシスト磁気ヘッド、２２…スライダ、２２０…スライダ基板、２２０２…集積面、２３…光源ユニット、２３０…光源支持基板、３２…磁気ヘッド部、３３…ＭＲ効果素子（磁気検出素子）、３４…電磁コイル素子（磁気記録素子）、３５…導波路、３５４…光入射面（端面）、３６…プラズモン・プローブ、４０…発光素子（光源）、４００…出光端、Ｓ…媒体対向面。

Claims (7)

1. 熱アシスト磁気ヘッドにおいて、
   光入射面及び磁気記録媒体に対向する光出射面を有する導波路のコアと、
   前記光出射面に設けられたプラズモン・プローブと、
   前記プラズモン・プローブの隣に位置する磁気記録素子と、
   前記コア内に埋設された集光レンズと、
   を備え、
   前記集光レンズによる光の集光位置と、前記光出射面の位置とは、前記コアの光軸に沿ってずれていることを特徴とする熱アシスト磁気ヘッド。
2. 前記光出射面の位置は、前記集光レンズの焦点位置に一致することを特徴とする請求項１に記載の熱アシスト磁気ヘッド。
3. 前記集光レンズは、凸レンズ、バイナリレンズ、又は、フレネルレンズからなることを特徴とする請求項１に記載の熱アシスト磁気ヘッド。
4. 前記集光レンズは凸レンズであって、その屈折率は前記コアの屈折率よりも高く、
   前記コアの光軸をＺ軸とし、前記コアの厚み方向をＸ軸、幅方向をＹ軸とすると、
   前記凸レンズは、
   Ｘ軸に平行な線分群からなりＸＹ平面に対して前記光入射面方向に突出した光入射曲面と、
   Ｘ軸に平行な線分群からなりＸＹ平面に対して前記光出射面方向に突出した光出射曲面と、
   を有していることを特徴とする請求項１に記載の熱アシスト磁気ヘッド。
5. 請求項１乃至３のいずれか１項に記載の熱アシスト磁気ヘッドと、
   前記熱アシスト磁気ヘッドを支持するサスペンションと、
   を備えたヘッドジンバルアセンブリ。
6. 請求項５に記載のヘッドジンバルアセンブリと、
   前記ヘッドジンバルアセンブリに対向する磁気記録媒体と、
   を備えたハードディスク装置。
7. 熱アシスト磁気ヘッドの製造方法において、
   下部クラッド上にコアを堆積する工程と、
   前記コアの一部をエッチングする工程と、
   前記エッチングによって除去された領域内に前記コアよりも高屈折率の材料を堆積することで、集光レンズを形成する工程と、
   前記コア及び前記集光レンズ上に上部クラッドを形成する工程と、
   前記コアの光出射面にプラズモン・プローブを形成する工程と、
   前記プラズモン・プローブの隣に磁気記録素子を形成する工程と、
   を備えることを特徴とする熱アシスト磁気ヘッドの製造方法。
   

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