(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）エアベアリング面（ＡＢＳ）に沿って形成されたリーディングエッジおよびトレーリングエッジをそれぞれ一部に含むリーディングサイドおよびトレーリングサイドを有する主磁極層と、
（ｂ）ＡＢＳから後退した位置に端面を有すると共に入力光周波数をプラズモンアンテナに導くための光導波路と、
（ｃ）前記主磁極層のリーディングエッジおよびリーディングサイドに直に接するように形成された第１の側面および磁性コアと、前記磁性コアの、前記主磁極層と反対側の面を覆うように形成されたプラズモン層を含み、前記主磁極層と離間して対向する第１の頂点に収束する第２の側面および第３の側面とを有するプラズモンアンテナと、
（ｄ）前記プラズモンアンテナおよび前記主磁極層のダウントラック方向へＡＢＳに沿って形成され、誘電体ギャップ層によって前記第１の頂点および前記プラズモンアンテナから分離されたプラズモンシールドと
を備え、
前記主磁極層は、記録処理の際、磁気記録媒体の上をダウントラック方向へ動くものであり、
前記プラズモン層は、前記光導波路からの電磁放射と結合するときに前記第１の頂点に近接したエッジプラズモンモードを生成し、前記エッジプラズモンモードからのエネルギーを前記磁気記録媒体の局所領域へ伝達して前記局所領域を加熱し、その保磁力および磁気異方性を低下させるものであり、
前記プラズモンシールドは、ＡＢＳと前記光導波路の端面との間に位置し、
（１）前記エッジプラズモンモードからの電界を保持する前記第１の頂点と対向し、前記局所領域に導く光スポットの大きさを縮小する第１の面と、
（２）ＡＢＳと反対側に位置し、前記光導波路の端面と直に接する第２の面と
を含んで構成され、
前記第１の面は、前記プラズモンアンテナと対向する前記光導波路の側面と実質的に同一の平面上に含まれ
る
熱アシスト磁気記録（ＴＡＭＲ）ヘッド。
【請求項２】
前記プラズモンシールドの前記第１の面は、前記主磁極層の前記リーディングサイドに対して平行に形成された、基本的に平坦な面である
請求項１記載のＴＡＭＲヘッド。
【請求項３】
前記プラズモンシールドの前記第１の面は、平面の一部によって構成され、収束して、ダウントラック方向において前記プラズモンアンテナの下方に配置され、ＡＢＳに対して垂直な方向において前記プラズモンアンテナの第２の側面および第３の側面と平行であると共に第２の頂点を形成する２つの側壁からなる溝を含む
請求項１記載のＴＡＭＲヘッド。
【請求項４】
前記プラズモンシールドの前記第１の面は、平面の一部によって構成され、ダウントラック方向において前記プラズモンアンテナの下方に配置され、ＡＢＳに対して垂直な方向において前記プラズモンアンテナの第１の頂点に対して平行である前記溝の下部部分に接続する前記プラズモンシールドの溝の２つの側面を含む
請求項１記載のＴＡＭＲヘッド。
【請求項５】
前記プラズモンシールドの前記第１の面には、ＡＢＳと平行な断面が台形状である突出部が設けられており、
前記突出部は、前記第１の頂点および前記第１の面と実質的に平行な上面と、前記上面の端部と接続された一対の傾斜面とを含み、
前記突出部の上面は、ダウントラック方向において前記プラズモンアンテナの頂点の下に配置されている
請求項１記載のＴＡＭＲヘッド。
【請求項６】
前記誘電体ギャップ層は、アルミナ、酸化ケイ素、ＳｉＯＮ、またはＭｇＦ2から選択される低屈折率誘電体材料によって構成されており、前記頂点と前記プラズモンシールドの前記第１の面との距離が５ｎｍ以上５０ｎｍ以下である
請求項１記載のＴＡＭＲヘッド。
【請求項７】
前記プラズモンシールドの前記第２の面は、前記ＡＢＳに対して平行に形成される
請求項１記載のＴＡＭＲヘッド。
【請求項８】
前記プラズモンシールドの前記第２の側面は、ＡＢＳに対して傾斜しており、前記プラズモンシールドの前記第１の側面は、前記プラズモンアンテナの前記プラズモン層から離れて前記プラズモン層に対向する前記プラズモンシールドの側面よりも、前記ＡＢＳからの長さが短くなっている
請求項１記載のＴＡＭＲヘッド。
【請求項９】
前記プラズモンシールドは、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｌ、またはそれらの合金によって構成されている
請求項１記載のＴＡＭＲヘッド。
【請求項１０】
（ａ）エアベアリング面（ＡＢＳ）に沿って形成されたリーディングエッジおよびトレーリングエッジをそれぞれ一部に含むリーディングサイドおよびトレーリングサイドを有する主磁極層と、
（ｂ）ＡＢＳから後退した位置に端面を有すると共に入力光周波数をプラズモンアンテナに導くための光導波路と、
（ｃ）前記主磁極層のリーディングエッジおよびリーディングサイドに直に接するように形成された第１の側面および磁性コアと、前記磁性コアの、前記主磁極層と反対側の面を覆うように形成されたプラズモン層を含み、前記主磁極層と離間して対向する第１の頂点に収束する第２の側面および第３の側面とを有するプラズモンアンテナと、
（ｄ）前記プラズモンアンテナおよび前記主磁極層からダウントラック方向に形成され、誘電体ギャップ層によって前記第１の頂点および前記プラズモンシールドから分離され、ＡＢＳと前記光導波路の端面との間に位置し、かつ、
（１）ＡＢＳに露出し、前記エッジプラズモンモードからの電界を保持する前記第１の頂点と対向し、前記局所領域に導く光スポットの大きさを縮小する第１の面を含む第１の部分、および
（２）前記第１の部分と接続され、前記ＡＢＳと反対側に位置し前記光導波路の端面と直に接する第２の面を含む第２の部分
を有するプラズモンシールドと、
（ｅ）前記ＡＢＳに沿って形成され、前記第１の側面の反対側にあるプラズモンシールドの前記第１の部分に隣接し、前記第２の側面の反対側にあるプラズモンシールドの前記第２の部分に隣接するリーディングシールドと
を備え、
前記主磁極層は、記録処理の際、磁気記録媒体の上をダウントラック方向へ動くものであり、
前記プラズモン層は、前記光導波路からの電磁放射と結合するときに前記第１の頂点に近接したエッジプラズモンモードを生成し、前記エッジプラズモンモードからのエネルギーを前記磁気記録媒体の局所領域へ伝達して前記局所領域を加熱し、その保磁力および磁気異方性を低下させるものであり、
前記プラズモンシールドは、隣接する前記リーディングシールドの第１の表面の上に、それとコンフォーマルな形状である層を形成し、
前記第１の面は、前記プラズモンアンテナに面する前記導波路の側面と実質的に同一平面上に形成されており、
前記第２の面は前記導波路の端部に隣接し、
前記リーディングシールドの第１の表面はプラズモンシールドの第１の部分と接触している
熱アシスト磁気記録（ＴＡＭＲ）ヘッド。
【請求項１１】
前記第１の表面は、基本的に平坦であり、前記プラズモンシールドの前記第１の側面および前記主磁極の前記リーディングサイドに対して平行に形成されている
請求項１０記載のＴＡＭＲヘッド。
【請求項１２】
前記第１の表面は、前記プラズモンシールドの前記第１の側面に対して平行に形成された平面部を有し、収束して、前記リーディングシールド内の第２の頂点を形成する溝の２つの側面を含み、
前記第２の頂点は、ダウントラック方向において、前記プラズモンアンテナの頂点の下に配置され、前記ＡＢＳに対して垂直な方向において、前記プラズモンアンテナの頂点に対して平行である
請求項１０記載のＴＡＭＲヘッド。
【請求項１３】
第１の表面は、前記プラズモンシールドの前記第１の側面に対して平行に形成された平面部を有し、ダウントラック方向において前記プラズモンアンテナの下に配置され、前記ＡＢＳに対して垂直方向において前記プラズモンアンテナの頂点に対して平行に配置された前記溝の下部部分に接続する前記リーディングシールドの溝の２つの側面を含む
請求項１０記載のＴＡＭＲヘッド。
【請求項１４】
前記第１の表面は、前記プラズモンシールドの前記第１の側面に対して平行に形成された平面を有し、前記平面の一部を、前記頂点の反対側の第３の側面に接続する突出部の２つの側面を含み、
前記第３の側面は、前記平面の一部に対して平行に形成され、ダウントラック方向において前記プラズモンアンテナの頂点の下に配置され、前記ＡＢＳに対して垂直方向において前記プラズモンアンテナの頂点に対して平行に配置されている
請求項１０記載のＴＡＭＲヘッド。
【請求項１５】
前記第１の表面は、前記プラズモンシールドの前記第１の側面の２つの平面部に対して平行に形成された平面部を有し、第１のプラズモンシールド側面の前記２つの平面部と同一平面上に形成された第２の平面を備えた台形状の拡張部を有し、
前記台形状の拡張部は、前記第１のプラズモンシールド側面の２つの平面部を分離させ、前記第２の平面はダウントラック方向において、頂点の下に配置され、前記ＡＢＳに対して垂直な方向において前記頂点に対して平行に配置されている
請求項１０記載のＴＡＭＲヘッド。
【請求項１６】
前記プラズモンシールドの第２の部分は、先細っており、それにより、前記プラズモンシールドの前記第１の面に接続された前記第２の面の第１の端部は、前記第１の端部とは反対側に形成された前記第２の面の第２の端部よりも、ＡＢＳからの距離が短く形成されている
請求項１０記載のＴＡＭＲヘッド。
【請求項１７】
前記プラズモンシールドは、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｌ、またはそれらの合金によって構成されている
請求項１０記載のＴＡＭＲヘッド。
【請求項１８】
前記誘電体ギャップ層は、アルミナ、酸化ケイ素、ＳｉＯＮ、またはＭｇＦ2から選択される低屈折率誘電体材料によって構成されており、
前記第１の頂点と前記プラズモンシールドの前記第１の面との距離が５ｎｍ以上５０ｎｍ以下である
請求項１０記載のＴＡＭＲヘッド。
【請求項１９】
（ａ）エアベアリング面（ＡＢＳ）に沿って形成されたリーディングエッジおよびトレーリングエッジをそれぞれ一部に含むリーディングサイドおよびトレーリングサイドを有する主磁極層と、
（ｂ）ＡＢＳから後退した位置に端面を有すると共に入力光周波数をプラズモンアンテナに導くための光導波路と、
（ｃ）前記主磁極層の前記トレーリングエッジおよび前記トレーリングサイドに直に接するように形成された第１の側面および磁性コアと、前記磁性コアの、前記主磁極層と反対側の面を覆うように形成されたプラズモン層を含み、前記主磁極層と離間して対向する第１の頂点に収束する第２の側面および第３の側面とを有するプラズモンアンテナと、
（ｄ）前記プラズモンアンテナおよび前記主磁極層のダウントラック方向へ形成され、誘電体ギャップ層によって前記第１の頂点および前記プラズモンアンテナから分離され、ＡＢＳと前記光導波路の端面との間に位置し、かつ、
（１）ＡＢＳに露出し、前記エッジプラズモンモードからの電界を保持する前記第１の頂点と対向し、前記局所領域に導く光スポットの大きさを縮小する第１の面を含む第１の部分、および
（２）前記第１の部分と接続され、前記ＡＢＳと反対側に位置し前記光導波路の端面と直に接する第２の面を含む第２の部分
を有するプラズモンシールドと、
（ｅ）前記ＡＢＳに沿って形成され、前記プラズモンアンテナの第１の側面と対向する前記プラズモンシールドの前記第１の部分と隣接し、前記プラズモンアンテナの第２の側面の反対側にある前記プラズモンシールドの前記第２の部分と隣接するトレーリングシールドと
を備え、
前記主磁極層は、記録処理の際、磁気記録媒体の上をダウントラック方向へ動くものであり、
前記プラズモン層は、前記光導波路からの電磁放射と結合するときに前記第１の頂点に近接したエッジプラズモンモードを生成し、前記エッジプラズモンモードからのエネルギーを前記磁気記録媒体の局所領域へ伝達して前記局所領域を加熱し、その保磁力および磁気異方性を低下させるものであり、
前記プラズモンシールドは、隣接する前記トレーリングシールドの第１の表面の上にコンフォーマル形状の層を形成し、
前記第１の面は、前記プラズモンアンテナと対向する前記光導波路の側面と実質的に同一の平面上に含まれており、
前記トレーリングシールドの前記第１の表面は前記プラズモンシールドの前記第１の部分と連結されている
熱アシスト磁気記録（ＴＡＭＲ）ヘッド。
【請求項２０】
（ａ）基板を用意し、その基板上に第１の誘電体層および導波路層を順に形成し、前端面を有する積層体を形成する工程と、
（ｂ）前記前端面と、前記前端面からリセスさせた前記導波路層の端部との間にプラズモンシールド層を形成する工程と、
（ｃ）前記導波路層および前記プラズモンシールド層の上にギャップ誘電体層を堆積したのち、そのギャップ誘電体層に２つの側壁を含むＶ字形の溝を形成する工程と、
（ｄ）プラズモンジェネレータ層を２つの側壁の上に堆積し、前記溝を部分的に埋める工程と、
（ｅ）前記溝を埋めるように、前記ギャップ誘電体層の上を一定の距離を持って延在する主磁極層を形成する工程と、
（ｆ）前記基板、第１の誘電体層、プラズモンジェネレータ層および主磁極層の端面をラッピングすることにより、ＡＢＳを形成する工程と
を含み、
前記導波路層は、クロストラック方向およびダウントラック方向の双方と直交する軸に沿って延伸し、ダウントラック方向に厚みを有すると共にクロストラック方向に幅を有する帯状をなすようにパターニングされ、
前記プラズモンシールド層は、前記導波路層の端部に隣接する第１の部分と、前記導波路層の上面と同一平面に含まれる上面と、前記前端面と隣接する第２の部分とを有するように形成され、
前記Ｖ字形の溝は前記２つの側壁と、前記前端面に面する前端部とを有し、前記導波路層の前端部および前記プラズモンシールド層の前記第１の部分の上にＡＢＳと直交する方向に配置されるとともに、前記プラズモンシールド層の前記第２の部分の一部の上に配置され、
前記２つの側壁は、収束して、ＡＢＳに対して垂直な方向へ延在する第１の頂点を含むように形成する
ＴＡＭＲヘッドの製造方法。
【請求項２１】
前記プラズモンシールド層の前記上面を、前記プラズモンジェネレータの前記第１の頂点と対向する、実質的に平坦な面とする
請求項２０記載のＴＡＭＲヘッドの製造方法。
【請求項２２】
前記ギャップ誘電体層を堆積する前に、前記プラズモンシールド層の前記上面に溝を形成する工程をさらに含み、
前記溝を、前記プラズモンジェネレータの前記第１の頂点に対して平行に延在させ、前記プラズモンジェネレータの前記第１の頂点からダウントラック方向の延長上に配置する
請求項２０記載のＴＡＭＲヘッドの製造方法。
【請求項２３】
前記ギャップ誘電体層を堆積する前に、前記プラズモンシールド層の前記上面の上に突出部を形成する工程をさらに含み、
前記突出部を、前記プラズモンジェネレータの前記第１の頂点に対して平行に延在させ、前記プラズモンジェネレータの第１の頂点からダウントラック方向の延長上に配置する
請求項２０記載のＴＡＭＲヘッドの製造方法。
【請求項２４】
前記プラズモンシールド層を、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｌ、またはこれらの合金によって構成する
請求項２０記載のＴＡＭＲヘッドの製造方法。
【請求項２５】
前記誘電体ギャップ層を、アルミナ、酸化ケイ素、ＳｉＯＮ、またはＭｇＦ2から選択される低屈折率誘電体材料によって構成し、
前記第１の頂点と前記プラズモンシールドの前記上面との距離を５ｎｍ以上５０ｎｍ以下とする
請求項２０記載のＴＡＭＲヘッドの製造方法。
【請求項２６】
（ａ）基板を用意し、その基板上に第１の誘電体層、導波路層および磁気シールドを順に形成し、前端面を有する積層体を形成する工程と、
（ｂ）前記前端面と、前記前端面からリセスさせた前記導波路層の端部との間にプラズモンシールド層を形成する工程と、
（ｃ）前記導波路層および前記プラズモンシールド層の上にギャップ誘電体層を堆積したのち、そのギャップ誘電体層に２つの側壁を含むＶ字形の溝を形成する工程と、
（ｄ）プラズモンジェネレータ層を２つの側壁の上に堆積し、前記溝を部分的に埋める工程と、
（ｅ）前記溝を埋めるように、前記ギャップ誘電体層の上を一定の距離を持って延在する主磁極層を形成する工程と、
（ｆ）前記基板、第１の誘電体層、プラズモンジェネレータ層および主磁極層の端面をラッピングすることにより、ＡＢＳを形成する工程と
を含み、
前記導波路層は、クロストラック方向およびダウントラック方向の双方と直交する軸に沿って延伸し、ダウントラック方向に厚みを有すると共にクロストラック方向に幅を有する帯状をなすようにパターニングされ、
前記プラズモンシールド層は、前記導波路層の端部に隣接する第１の部分と、前記導波路層の上面と同一平面に含まれる上面と、前記磁気シールド層の上面と接触する下面と、前記前端面と隣接する第２の部分とを有するように形成され、
前記Ｖ字形の溝は前記２つの側壁と、前記前端面に面する前端部とを有し、前記導波路層の前端部および前記プラズモンシールド層の前記第１の部分の上にＡＢＳと直交する方向に配置されるとともに、前記プラズモンシールド層の前記第２の部分の一部の上に配置され、
前記２つの側壁は、収束して、ＡＢＳに対して垂直な方向へ延在する第１の頂点を含むように形成する
ＴＡＭＲヘッドの製造方法。
【請求項２７】
前記プラズモンシールド層の前記上面を、前記プラズモンジェネレータの前記第１の頂点と対向する、実質的に平坦な面とする
請求項２６記載のＴＡＭＲヘッドの製造方法。
【請求項２８】
前記ギャップ誘電体層を堆積する前に、前記プラズモンシールド層の前記上面に溝を形成する工程をさらに含み、
前記溝を、前記プラズモンジェネレータの前記第１の頂点に対して平行に延在させ、前記プラズモンジェネレータの前記第１の頂点からダウントラック方向の延長上に配置する
請求項２６記載のＴＡＭＲヘッドの製造方法。
【請求項２９】
前記プラズモンシールド層および前記ギャップ誘電体層を堆積する前に、前記磁気シールド層の前記上面に突出部を形成する工程をさらに含み、
前記突出部を、前記プラズモンジェネレータの前記第１の頂点に対して平行に延在させ、前記プラズモンジェネレータの第１の頂点からダウントラック方向の延長上に配置する
請求項２６記載のＴＡＭＲヘッドの製造方法。
【請求項３０】
前記プラズモンシールド層を、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｌ、またはこれらの合金によって構成する
請求項２６記載のＴＡＭＲヘッドの製造方法。
【請求項３１】
前記誘電体ギャップ層を、アルミナ、酸化ケイ素、ＳｉＯＮ、またはＭｇＦ2から選択される低屈折率誘電体材料によって構成し、
前記頂点と前記プラズモンシールドの前記上面との距離を５ｎｍ以上５０ｎｍ以下とする
請求項２６記載のＴＡＭＲヘッドの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱アシスト磁気記録（ＴＡＭＲ：thermally assisted magnetic recording）に基づく磁気再生／記録ヘッドに関する。特に、プラズモンアンテナ（ＰＡ：plasmon antenna）をプラズモンシールドに含むことにより、記録密度のより高い媒体において、より小さな寸法のスポットを用いた熱エネルギー移動を可能とする構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＴＡＭＲは、次世代の磁気記録技術の１つとして期待されており、これを用いれば、１インチ四方あたり最大１〜１０テラビットのデータ密度での記録が可能となるであろう。ＴＡＭＲにおいては、磁気記録媒体の小さな領域の温度を、キュリー温度近くまで上昇させる。キュリー温度においては、保磁力および磁気異方性の双方が大幅に低下し、高記録密度スキームの微小な記録ヘッドに特徴的な弱い記録磁界によってでも、磁気記録をより容易に実現することができる。ＴＡＭＲでは、記録処理の際、光源からの光パワーを変換して、磁気記録媒体を局所的に加熱する。それにより、媒体粒子の磁化をスイッチングするのに必要となる記録磁界の強度を一時的に低下させる。このようにして、記録技術の現状を鑑みると、ＴＡＭＲ単独で作用する場合、または高磁界勾配とともに作用する場合における鋭い温度勾配によって、データ記録密度をより向上させることができる。
【０００３】
ＴＡＭＲヘッドは、従来の記録ヘッドの構成要素に加えて、通常、光導波路（ＷＧ：optical wave guide）と、プラズモンアンテナまたはプラズモンジェネレータ（ＰＧ：plasmon generator）とを備えている。光導波路は、中間経路として機能し、外部からのレーザ光を、ＰＡまたはＰＧへと導く。ＰＡもしくはＰＧにおいて、光学モードは、ＰＡの局所的なプラズモンモード、またはＰＧの伝播プラズモンモードと結合する。光エネルギーがプラズモンエネルギーに変換されると、ＰＡにおける局所的なプラズモン励起、またはＰＧに沿ったエネルギー変換によって、プラズモンエネルギーは、磁気記録媒体における加熱が必要な箇所に集中する。最適なＴＡＭＲ性能を実現するためには、記録ヘッドからの磁界によって、加熱スポットを正確に配向することが理想的である。しかしながら、従来技術においては、このような配向の実現は困難である。また、スポットの大きさは、通常、約１００ｎｍ以上であり、第１世代のＴＡＭＲ素子を高性能なものとするために求められる５０ｎｍ未満という大きさよりも大幅に大きい。
【０００４】
特許文献１および特許文献２において開示されている熱アシスト磁気ヘッド構造は、例えば図１に示したように、光導波路に結合するエッジプラズモンモードを用いている。この従来の磁気記録構造の構成要素としては、主磁極１０１と、リターンポール１０３と、記録コイル１０５とがあり、これらは、エアベアリング面（ＡＢＳ：air bearing surface）１０８に沿って形成されている。図１の中央の断面図に示したように、光導波路（ＷＧ）１０４は、入力された光波１０６を、ＡＢＳ１０８へと導く。図１の最も右側の斜視図に示したように、プラズモンジェネレータ（ＰＧ）１０２は、一端面がＡＢＳ１０８に露出した三角柱状をなし、ＡＢＳ１０８から特定の距離のところまで延在してＷＧ１０４とＹ軸方向に重なり合う位置まで達する。光波１０６は、エッジプラズモン（ＥＰ：edge plasmon）モード１０７と結合する。ＥＰモード１０７は励起され、ＷＧ１０４に隣接するＰＧ１０２の鋭利なエッジ１０９に沿って伝播する。ＥＰモード１０７は、さらに、光パワーをＡＢＳへと移動させ、ＰＧ１０２の下方（Ｚ軸方向の延長上）に配置された磁気記録媒体（図示せず）を局所的に加熱する。ＰＧ１０２は、通常、Ａｇ（銀）およびＡｕ（金）などの貴金属からなる。これらの貴金属は、光学的に駆動される表面プラズモンモードを生じさせるのに優れているとされている。ＥＰモード１０７の局所的な閉じ込めは、ＰＧ１０２の三角柱の頂点の角度および丸みの大きさによって決定される。
【０００５】
従来技術に関して、所定の調査を行った結果、下記のような先行技術文献を得た。
【０００６】
特許文献３では、金属ピンを有するプラズモン共振器が開示されている。このプラズモン共振器において、導電体の表面プラズモンの振動方向は、導電性散乱体の表面プラズモンの振動方向に対して、おおよそ平行である。
【０００７】
特許文献４では、集光点付近の集光スポットよりも小さな近接場光を生成する光学素子について説明されている。
【０００８】
特許文献５によれば、光スポットの面積は、導波路および相変化記憶媒体を含む光記録ヘッド内の微小な金属構造の面積によって決定する。理論上、光スポットは２０ｎｍと小さくすることができる旨が記載されている。
【０００９】
特許文献６における光近接場生成装置は、表面プラズモンに基づく光近接場を入射光の照射によって生成する導電性散乱体を含むものである。これにより、微小な光スポットを実現するようにしている。
【００１０】
特許文献７では、近接場光生成素子における遮光膜が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】米国特許出願公開２００８／０１９２３７６
【特許文献２】米国特許出願公開２００８／０１９８４９６
【特許文献３】米国特許第７６４３２４８号明細書
【特許文献４】米国特許第７６１２３２３号明細書
【特許文献５】米国特許第７５９６０７２号明細書
【特許文献６】米国特許第７５４７８６８号明細書
【特許文献７】米国特許出願公開２００３／００１１７２２
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
理論上、エッジプラズモンジェネレータ（ＥＰＧ：edge plasmon generator）は、ＴＡＭＲスキーム用媒体において、高温度勾配とともに、非常に微小な光スポットを実現するように設計可能である。さらに、プラズモンジェネレータは、ＡＢＳに対して垂直な方向に十分な長さを有すれば、それを構成する金属の体積が大きくなる。これにより、体積の小さなプラズモンアンテナ単独の場合とは異なり、ＴＡＭＲ記録の際、局所的な加熱による損傷を回避することができる。ＴＡＭＲにおいて、記録ビットは、記録層の熱スポットの大きさと形状、および磁界勾配と熱勾配間の配向に大きく影響される。磁気記録媒体は、ＥＰＧによって加熱される。ＥＰＧでは、光エネルギーを、ＥＰＧの先端部周辺に閉じ込め、それにより、いわゆるエッジプラズモン（ＥＰ）モードを形成する。この設計の光スポット、またはＥＰモードの閉じ込めは、明らかに、先端部の形状、角、および大きさ、ＥＰＧを構成する金属の組成、ならびに先端部を囲む誘電体材料の機能である。
【００１３】
図２（Ａ）は、Ａｕからなり先端部の頂角が９０°であるＥＰＧの光モデリングデータであり、クロストラック方向における光スポット径の、ＥＰＧの先端部の幅ｒに対する依存性を示す。当然のことながら、この設計は、通常、Ｖ字形の先端部を含むが、現状の技術的製造方法によって実現される実際の先端部形状は、図２（Ｂ）に拡大して示したように実質的に丸みをおびており、所定の幅ｒを備えている。先端部の幅ｒが２５ｎｍの場合、磁気記録媒体における光スポット径は約１００ｎｍである（図２（Ａ））。先端部の幅ｒが５ｎｍの場合でさえも、光スポット径の大きさを、第１世代のＴＡＭＲ製品にて求められる５０ｎｍ未満にすることは難しい。さらに、当業者であれば理解できるように、製造工程に必要な優れた耐性を備えるとともに、先端部の幅ｒが５ｎｍである鋭い先端部を製造することは大変困難である。また、上記先行技術文献では、ＴＡＭＲ設計における加熱スポットの大きさが十分に縮小されたものとは言い難い。
【００１４】
従って、ＴＡＭＲ記録性能を向上させ、マイクロ波アシスト磁気記録（ＭＡＭＲ：microwave assisted magnetic recording）などの他の新技術に対抗できるように、容易に製造可能な大きさの先端部を有するＥＰＧを用いて、スポットの大きさをさらに縮小することが必要である。
【００１５】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その第１の目的は、ＥＰＧの先端部の大きさの縮小、および先端部の角の変化を伴うことなく、エッジプラズモンジェネレータ（ＥＰＧ：edge plasmon generator）によって、磁気媒体内に生成される光スポット径の大きさを最小化することにある。
【００１６】
本発明の第２の目的は、プラズモンモードに対して大きな影響を与えないとともに、全体の光学効率を低下させることなく、ＥＰＧ設計内の光スポットの大きさを最小化することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
これらの目的は、本発明のさまざまな実施の形態において達成される。本発明のＴＡＭＲ記録ヘッドは、ＥＰＧを有する主磁極を含む。ＥＰＧは、ＡＢＳに沿った磁極先端部領域のトレーリング部分に隣接し、記録ヘッドの後端に向かって、主磁極表面に沿って一定の距離に亘って延在している。ＥＰＧは、三角柱状をなすように設計され、高導電性の非磁性金属によって構成されたプラズモン層からなる２つの側面を有することが望ましい。これら２つの側面は、頂点で交わり、実質的に水平なエッジを構成する。三角形状の第３の側面、および２つのＥＰＧ側面の間に形成されるコアは、磁性材料からなる。第３の側面、およびコアは、主磁極層のリード部分とされ、通常、主磁極と同じ磁性材料からなる。全ての実施の形態において、ＥＰＧの頂点は、基本的にＡＢＳに対して直交する方向へ延伸すると共に光導波路と対向するように形成される。光導波路は、光の漏洩を減少させるため、ＡＢＳに端部を有して形成されるか、またはＡＢＳから一定の距離分だけリセスして形成される。光導波路は、ＥＰＧと平行に、ＴＡＭＲヘッドの後方へ向かうように延在している。ＥＰＧの側面は、誘電体層によって覆われている。この誘電体層は、ＥＰＧと光導波路とを分離し、低い屈折率を有することにより、光導波路からＥＰＧへの効果的な光放射の伝達を可能とする。本発明の重要な特徴は、プラズモンシールドにある。このプラズモンシールドは、ＡＢＳに面する光導波路の端部とＥＰＧとの間に形成される。それにより、記録処理の際、磁気記録媒体に集中させる光スポット径の大きさを、より縮小することができる。プラズモンシールドは、浅い表皮深さ（thin skin depth）を備えた貴金属からなる。これにより、電界を分岐させるとともに、ＥＰＧ頂点付近にエッジプラズモンモードを保持し、光学効率を向上させる。プラズモンシールドは、ＡＢＳに沿った第１の表面と、頂点に面し、前述の誘電体層によって頂点およびＥＰＧ側面から分離している第２の表面を有する。
【００１８】
ＡＢＳに対して垂直方向に高さを有するＴＡＭＲヘッドの構成要素を表す断面図によると、プラズモンシールドの第２の表面と、ＥＰＧに面する光導波路の表面とは、ＡＢＳに対して垂直な面を形成する。導波路は、通常、ＴＡＭＲヘッドの後端に向かって拡張し、その高さは、ＥＰＧよりも大幅に高い。ある実施の形態においては、導波路とプラズモンシールドとの間の界面は、ＡＢＳに対して平行に形成してもよい。光学効率を向上させるためのある好適な実施の形態においては、導波路との界面を含むＡＢＳとは反対側のプラズモンシールドの表面は、ＡＢＳに対して傾斜している。それにより、第２の表面の高さは、ＥＰＧから離れてＥＰＧに面するプラズモンシールド側面の高さよりも低くなっている。
【００１９】
さらにもう１つの実施の形態において、プラズモンシールドは、リーディングシールド、またはトレーリングシールドなどの磁気シールドの上に形成してもよい。この場合、プラズモンシールドは、ＥＰＧから磁気シールドを分離する第１の部分と、導波路から磁気シールドを分離する第２の部分とを有するものとする。ＡＢＳとは反対側のプラズモンシールドの表面は、光学効率を向上させるために、前述のように、傾斜していることが望ましい。
【００２０】
また、ＥＰＧに面する第２の表面の形状に関連して、さまざまなプラズモンシールドの実施の形態がある。ある実施の形態では、第２の表面は、基本的に平面的な側面である。あるいは、第２の表面は、ノッチを含む凹形設計でもよい。このノッチにおいては、第２の表面から一定量のプラズモンシールド材料が取り除かれ、ＥＰＧのエッジに対して平行な溝を形成している。溝は、２つの側壁が、ＥＰＧの頂点の下方に配置された頂点（第２の頂点）において交わるＶ字形を有してもよい。あるいは、溝は、台形状をなし、２つの傾斜した側壁を備えていてもよい。２つの側壁は、それぞれ、面しているＥＰＧの側面に対して、実質的に平行であってもよいし、非平行であってもよい。また、第２の表面は、断面が台形状または三角形状をなす突出部または凸形を構成してもよい。この場合、台形における幅の狭いほうの平坦面、または三角形の先端部は、ＥＰＧの頂点とは反対側に形成される。磁気シールドの上にプラズモンシールドを形成するある実施の形態においては、プラズモンシールドは、ＥＰＧとは反対側に開口部を有してもよい。それにより、磁気シールドは、第２の表面の一部分を形成し、それがプラズモンシールドの２つの隣接部分と同一平面上になることによって、記録ギャップ距離を減少させる。あるいは、プラズモンシールドは、磁気シールドに接触する側面に形成された三角形状のノッチを有し、磁気シールドの突出部である三角形の頂点が、ＥＰＧの頂点に面するようにしてもよい。
【００２１】
本発明は、また、ＴＡＭＲヘッドにおけるプラズモンシールドの製造方法も含む。クラッド層と、導波路のコアとを、基板の上にこの順に形成する。導波路層を、フォトリソグラフィ、および一連のエッチング工程によってパターニングし、前端部が、第１の表面から、一定の距離分だけリセスするようにする。第１の表面は、最終的なＡＢＳに近接し、そのＡＢＳに対して平行である。プラズモン材料層を、導波路の前端部と、第１の面との間にある開口部に堆積する。化学的機械的研磨（ＣＭＰ：chemical mechanical polish）工程を施し、プラズモン材料層の上面を、導波路の上面と同一平面上にする。誘電体ギャップ層を、導波路、およびプラズモン材料層の上に堆積した後に、Ｖ字形の溝を、プラズモン材料層の一部、および導波路の上にある誘電体ギャップ層に形成する。溝は、第１の面に近接する第１の端部と、第１の面（および最終的なＡＢＳ）に対して垂直方向である長手方向の面積とを有する。プラズモンジェネレータ材料を、溝の側壁に並ぶように堆積する。それから、主磁極層を、プラズモンジェネレータ層（ＥＰＧ：plasmon generator layer）の上に堆積する。主磁極の上の保護層を含むＴＡＭＲヘッドの上部を堆積させる。その後、ラッピング処理を施し、プラズモン材料層（プラズモンシールド）、および主磁極先端部に隣接するＥＰＧ端部に沿って、ＡＢＳを形成する。ＡＢＳから見ると、誘電体ギャップ層によって、ＥＰＧ先端部はプラズモンシールドから分離されている。
【００２２】
具体的には、本発明の第１のＴＡＭＲヘッドは、
（ａ）エアベアリング面（ＡＢＳ）に沿って形成されたリーディングエッジおよびトレーリングエッジをそれぞれ一部に含むリーディングサイドおよびトレーリングサイドを有する主磁極層と、
（ｂ）ＡＢＳから後退した位置に端面を有すると共に入力光周波数をプラズモンアンテナに導くための光導波路と、
（ｃ）主磁極層のリーディングエッジおよびリーディングサイドに直に接するように形成された第１の側面および磁性コアと、磁性コアの、主磁極層と反対側の面を覆うように形成されたプラズモン層を含み、主磁極層と離間して対向する第１の頂点に収束する第２の側面および第３の側面とを有するプラズモンアンテナと、
（ｄ）プラズモンアンテナおよび主磁極層のダウントラック方向へＡＢＳに沿って形成され、誘電体ギャップ層によって第１の頂点およびプラズモンアンテナから分離されたプラズモンシールドと
を備えたものである、ここで、
主磁極層は、記録処理の際、磁気記録媒体の上をダウントラック方向へ動くものであり、
プラズモン層は、光導波路からの電磁放射と結合するときに第１の頂点に近接したエッジプラズモンモードを生成し、エッジプラズモンモードからのエネルギーを磁気記録媒体の局所領域へ伝達して局所領域を加熱し、その保磁力および磁気異方性を低下させるものであり、
プラズモンシールドは、ＡＢＳと光導波路の端面との間に位置し、
（１）エッジプラズモンモードからの電界を保持する第１の頂点と対向し、局所領域に導く光スポットの大きさを縮小する第１の面と、
（２）ＡＢＳと反対側に位置し、光導波路の端面と直に接する第２の面と
を含んで構成され、
第１の面は、前記プラズモンアンテナと対向する光導波路の側面と実質的に同一の平面上に含まれる。
【００２３】
本発明の第２のＴＡＭＲヘッドは、
（ａ）エアベアリング面（ＡＢＳ）に沿って形成されたリーディングエッジおよびトレーリングエッジをそれぞれ一部に含むリーディングサイドおよびトレーリングサイドを有する主磁極層と、
（ｂ）ＡＢＳから後退した位置に端面を有すると共に入力光周波数をプラズモンアンテナに導くための光導波路と、
（ｃ）主磁極層のリーディングエッジおよびリーディングサイドに直に接するように形成された第１の側面および磁性コアと、磁性コアの、主磁極層と反対側の面を覆うように形成されたプラズモン層を含み、主磁極層と離間して対向する第１の頂点に収束する第２の側面および第３の側面とを有するプラズモンアンテナと、
（ｄ）プラズモンアンテナおよび前記主磁極層からダウントラック方向に形成され、誘電体ギャップ層によって第１の頂点および前記プラズモンシールドから分離され、ＡＢＳと光導波路の端面との間に位置し、かつ、
（１）ＡＢＳに露出し、エッジプラズモンモードからの電界を保持する第１の頂点と対向し、局所領域に導く光スポットの大きさを縮小する第１の面を含む第１の部分、および
（２）第１の部分と接続され、ＡＢＳと反対側に位置し光導波路の端面と直に接する第２の面を含む第２の部分
を有するプラズモンシールドと、
（ｅ）ＡＢＳに沿って形成され、第１の側面の反対側にあるプラズモンシールドの第１の部分に隣接し、第２の側面の反対側にあるプラズモンシールドの第２の部分に隣接するリーディングシールドと
を備える。ここで、
主磁極層は、記録処理の際、磁気記録媒体の上をダウントラック方向へ動くものであり、
プラズモン層は、光導波路からの電磁放射と結合するときに第１の頂点に近接したエッジプラズモンモードを生成し、エッジプラズモンモードからのエネルギーを磁気記録媒体の局所領域へ伝達して局所領域を加熱し、その保磁力および磁気異方性を低下させるものであり、
プラズモンシールドは、隣接するリーディングシールドの第１の表面の上に、それとコンフォーマルな形状である層を形成し、
第１の面は、プラズモンアンテナに面する導波路の側面と実質的に同一平面上に形成されており、
第２の面は前記導波路の端部に隣接し、
リーディングシールドの第１の表面はプラズモンシールドの第１の部分と接触している。
【００２４】
本発明の第３のＴＡＭＲヘッドは、
（ａ）エアベアリング面（ＡＢＳ）に沿って形成されたリーディングエッジおよびトレーリングエッジをそれぞれ一部に含むリーディングサイドおよびトレーリングサイドを有する主磁極層と、
（ｂ）ＡＢＳから後退した位置に端面を有すると共に入力光周波数をプラズモンアンテナに導くための光導波路と、
（ｃ）主磁極層の前記トレーリングエッジおよびトレーリングサイドに直に接するように形成された第１の側面および磁性コアと、磁性コアの、主磁極層と反対側の面を覆うように形成されたプラズモン層を含み、主磁極層と離間して対向する第１の頂点に収束する第２の側面および第３の側面とを有するプラズモンアンテナと、
（ｄ）プラズモンアンテナおよび主磁極層のダウントラック方向へ形成され、誘電体ギャップ層によって第１の頂点およびプラズモンアンテナから分離され、ＡＢＳと光導波路の端面との間に位置し、かつ、
（１）ＡＢＳに露出し、エッジプラズモンモードからの電界を保持する第１の頂点と対向し、局所領域に導く光スポットの大きさを縮小する第１の面を含む第１の部分、および
（２）第１の部分と接続され、ＡＢＳと反対側に位置し光導波路の端面と直に接する第２の面を含む第２の部分
を有するプラズモンシールドと、
（ｅ）ＡＢＳに沿って形成され、プラズモンアンテナの第１の側面と対向するプラズモンシールドの第１の部分と隣接し、プラズモンアンテナの第２の側面の反対側にあるプラズモンシールドの第２の部分と隣接するトレーリングシールドと
を備え、
主磁極層は、記録処理の際、磁気記録媒体の上をダウントラック方向へ動くものであり、
プラズモン層は、光導波路からの電磁放射と結合するときに第１の頂点に近接したエッジプラズモンモードを生成し、エッジプラズモンモードからのエネルギーを磁気記録媒体の局所領域へ伝達して前記局所領域を加熱し、その保磁力および磁気異方性を低下させるものであり、
プラズモンシールドは、隣接するトレーリングシールドの第１の表面の上にコンフォーマル形状の層を形成し、
第１の面は、プラズモンアンテナと対向する光導波路の側面と実質的に同一の平面上に含まれており、
トレーリングシールドの第１の表面はプラズモンシールドの第１の部分と連結されている。
【００２５】
本発明の第１のＴＡＭＲヘッドの製造方法は、
（ａ）基板を用意し、その基板上に第１の誘電体層および導波路層を順に形成し、前端面を有する積層体を形成する工程と、
（ｂ）前記前端面と、前記前端面からリセスさせた前記導波路層の端部との間にプラズモンシールド層を形成する工程と、
（ｃ）前記導波路層および前記プラズモンシールド層の上にギャップ誘電体層を堆積したのち、そのギャップ誘電体層に２つの側壁を含むＶ字形の溝を形成する工程と、
（ｄ）プラズモンジェネレータ層を２つの側壁の上に堆積し、前記溝を部分的に埋める工程と、
（ｅ）前記溝を埋めるように、前記ギャップ誘電体層の上を一定の距離を持って延在する主磁極層を形成する工程と、
（ｆ）前記基板、第１の誘電体層、プラズモンジェネレータ層および主磁極層の端面をラッピングすることにより、ＡＢＳを形成する工程と
を含むものである。ここで、
導波路層は、クロストラック方向およびダウントラック方向の双方と直交する軸に沿って延伸し、ダウントラック方向に厚みを有すると共にクロストラック方向に幅を有する帯状をなすようにパターニングされ、
前記プラズモンシールド層は、前記導波路層の端部に隣接する第１の部分と、前記導波路層の上面と同一平面に含まれる上面と、前記前端面と隣接する第２の部分とを有するように形成され、
前記Ｖ字形の溝は前記２つの側壁と、前記前端面に面する前端部とを有し、前記導波路層の前端部および前記プラズモンシールド層の前記第１の部分の上にＡＢＳと直交する方向に配置されるとともに、前記プラズモンシールド層の前記第２の部分の一部の上に配置され、
前記２つの側壁は、収束して、ＡＢＳに対して垂直な方向へ延在する頂点を含むように形成する。
【００２６】
本発明の第２のＴＡＭＲヘッドの製造方法は、
（ａ）基板を用意し、その基板上に第１の誘電体層、導波路層および磁気シールドを順  に形成し、前端面を有する積層体を形成する工程と、
（ｂ）前記前端面と、前記前端面からリセスさせた前記導波路層の端部との間にプラズモンシールド層を形成する工程と、
（ｃ）前記導波路層および前記プラズモンシールド層の上にギャップ誘電体層を堆積したのち、そのギャップ誘電体層に２つの側壁を含むＶ字形の溝を形成する工程と、
（ｄ）プラズモンジェネレータ層を２つの側壁の上に堆積し、前記溝を部分的に埋める工程と、
（ｅ）前記溝を埋めるように、前記ギャップ誘電体層の上を一定の距離を持って延在する主磁極層を形成する工程と、
（ｆ）前記基板、第１の誘電体層、プラズモンジェネレータ層および主磁極層の端面をラッピングすることにより、ＡＢＳを形成する工程と
を含むものである。ここで、
導波路層は、クロストラック方向およびダウントラック方向の双方と直交する軸に沿って延伸し、ダウントラック方向に厚みを有すると共にクロストラック方向に幅を有する帯状をなすようにパターニングされ、
前記プラズモンシールド層は、前記導波路層の端部に隣接する第１の部分と、前記導波路層の上面と同一平面に含まれる上面と、前記磁気シールド層の上面と接触する下面と、前記前端面と隣接する第２の部分とを有するように形成され、
前記Ｖ字形の溝は前記２つの側壁と、前記前端面に面する前端部とを有し、前記導波路層の前端部および前記プラズモンシールド層の前記第１の部分の上にＡＢＳと直交する方向に配置されるとともに、前記プラズモンシールド層の前記第２の部分の一部の上に配置され、
前記２つの側壁は、収束して、ＡＢＳに対して垂直な方向へ延在する頂点を含むように形成する。
【発明の効果】
【００２７】
本発明の熱アシスト磁気記録ヘッドおよびその製造方法では、ＥＰＧの頂点と対向するようにプラズモンシールドを設けるようにしたので、光スポット径をより縮小することができ、さらなる高記録密度に対応することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】従来のＴＡＭＲヘッドの構成を表す平面図、断面図および斜視図である。
【図２】従来のＴＡＭＲヘッドにおけるＥＰＧの形状を表す断面図、およびスポット径に関する特性図である。
【図３】本出願の発明者が先に出願したＴＡＭＲヘッドの構成を表す平面図および斜視図である。
【図４】本発明の一実施態様としてのＴＡＭＲヘッド、およびその変形例を表す要部の平面図である。
【図５Ａ】本発明の他の変形例としてのＴＡＭＲヘッドを表す要部の平面図である。
【図５Ｂ】本発明の他の変形例としてのＴＡＭＲヘッドを表す要部の平面図である。
【図６】本発明の一実施態様としてのＴＡＭＲヘッド、およびその変形例を表す断面図である。
【図７】従来のＴＡＭＲヘッドにおける光スポットの形状および大きさを表すシミュレーション結果である。
【図８】本発明のＴＡＭＲヘッドにおける光スポットの形状および大きさを表すシミュレーション結果である。
【図９】図７および図８に示した光スポットにおける強度分布を表す特性図である。
【図１０】図４に示したＴＡＭＲヘッドを製造する方向における一工程を表す断面図である。
【図１１】図１０に続く一工程を表す断面図である。
【図１２】図１１に続く一工程を表す断面図である。
【図１３】図１２に続く一工程を表す断面図である。
【図１４】図１３に続く一工程を表す断面図である。
【図１５】図１４に続く一工程を表す断面図である。
【図１６】図１５に続く一工程を表す断面図である。
【図１７】図１６に続く一工程を表す断面図である。
【図１８】図１７に続く一工程を表す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
本発明の対象、特徴および長所は、以下に述べる実施の形態の記載により理解できる。
【００３０】
本発明は、プラズモンシールド構造に関する。このプラズモンシールド構造は、ＴＡＭＲヘッドのエッジプラズモンジェネレータ（ＥＰＧ：edge plasmon generator）とともに用いられる。これにより、熱アシスト記録処理において、プラズモンジェネレータから磁気媒体へと照射される光スポット径が、ダウントラック方向およびクロストラック方向のうちの１つ、または両方において縮小するようにする。これにより、ＴＡＭＲにおける面密度を増加させることができる。ＥＰＧは、以下に説明する実施の形態におけるプラズモンアンテナ（ＰＡ：plasmon antenna）と置き換えることも可能である。さらに、記録ヘッドは、再生／記録複合ヘッドの一部であってもよい。さらに、以下では、トレーリングシールドを含むさまざまな実施の形態、または、主磁極の役割とトレーリングシールドの役割とが逆転する場合にはリーディングシールドを含むさまざまな実施の形態を提供する。以下の実施の形態においては、三角柱状をなすプラズモンジェネレータ（ＰＧ）が示されているが、本発明は、エッジプラズモンモード（ＥＰモード）が生成されるＰＡ構造またはＰＧ構造が他の形状である場合をも含むものである。本発明はまた、ＴＡＭＲヘッドの光導波路およびＥＰＧに隣接するプラズモンシールドの形成方法に関する。プラズモンシールド、および光導波路などの構成要素に言及する場合、表面、および側面という用語は、互いに置き換え可能なものとして使用する。ＴＡＭＲ構成要素の上面は、主磁極層に面している（対向している）表面とする。
【００３１】
図３は、本出願の発明者らが、以前出願した米国特許出願第１２／４５６２９０号明細書において開示したプラズモンアンテナ（ＰＡ）２２およびその近傍の構造を表す。このＰＡ２２は、三角柱状をなし、エッジプラズモン（ＥＰ）モード２７を、光導波路（ＷＧ）２３からの入射光２６と結合させる。従来技術とは異なり、ＰＡ２２は、磁性コア２１と、エッジプラズモンジェネレータ（ＥＰＧ：edge plasmon generator）としても知られるプラズモン層２４とを有する。プラズモン層２４は、ＷＧ２３に面する磁性コア２１の２つの側面を覆うように設けられており、磁性コア２１の頂点において厚さｃを有する。プラズモンモードは、光レーザなどによって生成された光周波数電磁放射との放射結合によって生成され、ＡＢＳへ向けてプラズモン層２４を伝播する。一方、磁性コア２１は、記録磁界の磁束をＰＡ２２による加熱スポットの近傍に集中させる。このようにして、ＰＡ２２は、効率よく磁極の拡張部となり、プラズモン層２４でのエッジプラズモンにより加熱された磁気記録媒体の局所領域と重なるような最大勾配を有する磁界を生じさせる。この密接な重なりにより、主磁極による磁界が有する、磁気記録媒体の局所的な磁化反転効率が向上する。これにより、磁気記録性能を大幅に改善すると共に、その記録領域の表面積を、より狭小化することができる。
【００３２】
本発明では、上記のＴＡＭＲヘッドのさらなる改善を提案する。本発明は、磁気記録媒体に照射される光スポット径の大きさを縮小することに関連する。そうすることで、ＴＡＭＲヘッドの記録性能をさらに向上させることができる。具体的には、以下に示すさまざまな実施の形態によって説明する。例えば、プラズモンシールドは、ＥＰＧの先端部に近接して形成される。これにより、ＥＰモードの光学効率の低下、またはＰＡの先端部の大きさもしくは先端部の角度（頂角の大きさ）の変更を伴うことなく、記録対象領域への集束効果を高めることができる。当業者であれば理解できるように、ここに説明するプラズモンシールドは、本実施の形態例において示すＥＰＧデザインに限定されず、他のＰＧとともに用いてもよい。プラズモンシールドは、貴金属、またはそれらの合金からなり、ＴＡＭＲヘッドに用いられる光周波数において薄い表皮厚さを有する。それにより、電界は、プラズモンシールド表面においてすばやく分岐され、頂点から離れた方向に分散することなく、プラズマアンテナの頂点付近に保持される。実際には、プラズモンシールドは、鏡として機能し、プラズモンシールドがない場合に可能な大きさよりも小さな頂点にエッジプラズモンモードを保持する。その結果、光スポット径の大きさはクロストラック方向およびダウントラック方向の双方において大幅に縮小され、熱アシスト記録処理の性能が向上することとなる。
【００３３】
図４を参照して、本発明の一実施態様としてのＴＡＭＲヘッドの概略構成について説明する。図４（Ａ）は、本実施態様のＴＡＭＲヘッドを、ＡＢＳと直交する方向から眺めた平面図であり、図３（Ａ）に対応するものである。また、図４（Ｂ）〜４（Ｅ）は、図４（Ａ）の変形例をそれぞれ表す。
【００３４】
プラズモンシールド３４の表面は、ＥＰＧ３２の頂点３２ｖに面している。ＥＰＧ３２は、磁性コア３３および主磁極層３１に隣接する。なお、ここでは、誘電体層、および隣接する光導波路は、図示しない。磁性コア３３および主磁極層３１は、Ｃｏ（コバルト），Ｆｅ（鉄），Ｎｉ（ニッケル）およびＢ（硼素）のうちの１種以上、またはこれらの合金によって構成される。例えば、主磁極３１と磁性コア３３とは同じ組成であってもよい。磁性コア３３とＥＰＧ３２とは、全体としてＡＢＳと直交する方向（Ｚ軸方向）へ延在する三角柱状をなすプラズモンアンテナ（ＰＡ）３９を形成する。ＥＰＧ３２は、例えばＡｕまたはＡｇからなり、例えば１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下の厚さであることが望ましい。ＥＰＧ３２は、例えば三角柱状の磁性コア３３の２つの側面をそれぞれ覆ってＺ軸方向へ延在する一対の平面部分が頂点３２ｖにおいて連結され、Ｖ字形をなすものである。磁性コア３３におけるプラズモンシールド３４と反対側の面は、ＰＡ３９の第３の側面３９ｓである。この第３の側面３９ｓは、ＥＰＧ３２によって覆われておらず、磁性コア３３が主磁極３１と直接接していることが望ましく、主磁極層３１のリーディングサイドの一部とみなしてもよい。トレーリングサイド３１ｓは、ＡＢＳに含まれ、ＰＡ３９とは反対側の主磁極層３１の端縁である。
当然ながら、主磁極層３１（およびＴＡＭＲヘッド）は、記録処理の際、＋Ｙ方向、すなわちダウントラック方向とは反対の方向に動く。Ｘ軸は、クロストラック方向を表す。なお、本発明に関連する米国特許出願第１２／４５６２９０号明細書において説明される他の実施の形態においては、プラズモンアンテナと主磁極層との間に分離層を形成している。
【００３５】
プラズモンシールド３４は、Ａｕ，Ａｇ，ＣｕおよびＡｌなどの金属またはそれらの合金からなり、導波路（図示せず）によって移動された光周波数における薄い表皮厚さを有する。プラズモンシールド３４は、後出の図６（Ａ）〜図６（Ｃ）に示すように、光導波路３７（後出）を遮るために十分な大きさを有する。これについては後続の段落にて説明する。プラズモンシールド３４のＹ軸方向における厚さは、図４（Ａ）に示した実施態様、および図４（Ｂ）〜図４（Ｅ）に示した変形例においては、例えば２００ｎｍより大きい。一方、クロストラック方向に沿った横方向（Ｘ軸方向）の幅は、例えば５０ｎｍ以上５００ｎｍ以下である。当然ながら、光導波路３７の光周波数は、ＥＰＧ３２およびプラズモンシールド３４の組成に基づいて選択される。例えば、ＡｇおよびＡｕからなるＥＰＧ３２およびプラズモンシールド３４に対しては、約８００ｎｍの波長を放出するダイオードが望ましい。一方、ＡｌからなるＥＰＧ３２およびプラズモンシールド３４に対しては、４００〜５００ｎｍという、より短い波長が用いられる。同様に、表皮厚さは、上記の波長において、Ａｌの場合の約６ｎｍから、Ａｇの場合の約１０ｎｍ、Ａｕの場合の約２０ｎｍまでさまざまである。
【００３６】
図４（Ａ）のＴＡＭＲヘッドでは、プラズモンシールド３４は表面３４ｓを有する。表面３４ｓは、トレーリングサイド３１ｓに対して基本的に平行であり、頂点３２ｖに面している。ＥＰＧ３２とプラズモンシールド３４との間には誘電体層（図示せず）が設けられている。すなわち、表面３４ｓと頂点３２ｖとは離間しており、その間隙３５は、５ｎｍ以上５０ｎｍ以下の好適な距離ａを有し、磁気記録媒体（図示せず）の表面上に、所望の大きさ（径）および形状を備えた光スポットを実現するように調整される。間隙３５の距離ａが５ｎｍより小さい場合、電界（光スポット）はＥＰＧ３２の頂点３２ｖに集束せず、先端部の側面へと絞り出されてしまう。間隙３５の距離ａが５０ｎｍより大きい場合、プラズモンシールド３４が有する、光スポット径を縮小するという作用およびそれによる利点は失われる。なお、表面３４ｓのトポグラフィーは、平坦面ではなく、光スポットの形状を最適化するように凹凸を有してもよい。しかしながら、図４（Ａ）のように平坦面とすることで、製造容易性の点で有利である。なお、間隙３５を埋める誘電体層は、アルミナ、酸化ケイ素、酸窒化ケイ素（ＳｉＯＮ）、またはＭｇＦ2などの低屈折率材料によって構成する。それにより、エッジプラズモンモード（図示せず）の伝播を最適化できると考えられるからである。
【００３７】
図４（Ｂ）に、本実施態様の第１の変形例（変形例１）を示す。本変形例では、頂点３２ｖに近接する表面３４ｓに、ＸＹ断面において三角形状の断面を有し、プラズモンシールド３４と平行にＺ軸方向へ延在する溝を設けるようにした。この溝は、ＸＹ断面において、ダウントラック方向（Ｙ軸方向）に対して傾斜した一対の側面３４ｎが、最深部である頂点３４ｖにおいて交わるようなＶ字形状を有している。例えば図４（Ｂ）に示したように、頂点３４ｖを、Ｙ軸方向において頂点３２ｖの下方に配置し、頂点３２ｖを含むＥＰＧ３２の一部を、側面３４ｎによって囲まれた溝の中に配置するとよい。表面３４ｓにおける溝以外の部分は、トレーリングサイド３１ｓに対して平行をなす平坦面である。表面３４ｓに設けられた溝は、Ｚ軸に沿って同一形状を維持している。ＥＰＧ３２の側面３２ｓは、側面３４ｎに対して、実質的に平行に配置される。これにより、製造容易性が確保される。側面３２ｓと側面３４ｎとは、距離ａを有する間隙３５によって分離されている。間隙３５には、誘電体層（図示せず）が充填されている。尖った形状を備えた構造を実際に製造する場合には、Ｖ字形のデザインは（製造技術上の問題により）、その先端部がかなり丸みを帯びた湾曲形状になる。すなわち、頂点３４ｖおよび頂点３２ｖは、図２（Ｂ）に示したように、一定の幅を有する湾曲部分を含んでいる。
【００３８】
図４（Ｃ）に、本実施態様の第２の変形例（変形例２）を示す。本変形例は、プラズモンシールド３４の表面３４ｓに、台形状の断面を有すると共にＺ軸方向へ延在する溝を形成したものである。表面３４ｓは、一対の側壁３４ｋと、それらを連結する底面３４ｍとを有する。側壁３４ｋは、例えばＥＰＧ３２の側面３２ｓに対して実質的に平行である。頂点３２ｖと底面３４ｍとは、距離ａを有する間隙３５によって分離されている。間隙３５には、やはり誘電体層（図示せず）が充填されている。
【００３９】
ＥＰＧ３２とプラズモンシールド３４との間にある間隙３５は、求める光スポットの形状に応じて大きさを調整してもよい。それにより、磁界を配向する際に、ストレートな磁気転移をもたらすうえ、光スポット径を縮小することができる。
【００４０】
図４（Ｄ）に、本実施態様の第３の変形例（変形例３）を示す。本変形例は、プラズモンシールド３４の表面３４ｓに、頂点３２ｖに面する突出部（隆起部）を設けるようにしたものである。その突出部は、ＸＹ断面において、頂点３２ｖと対向する上面３４ｒと一対の側面３４ｐとを含む台形状を有しており、Ｚ軸方向へ延在している。上面３４ｒは、ＡＢＳに対して垂直に延在し、例えば頂点３２ｖおよび表面３４ｓに対して実質的に平行であり、Ｙ軸方向において距離ａを有する間隙３５によって頂点３２ｖから分離されている。上面３４ｒは、ダウントラック方向において、頂点３２ｖの下方（延長上）に位置する。
【００４１】
図４（Ｅ）に、本実施態様の第４の変形例（変形例４）を示す。本変形例は、プラズモンシールド３４の表面３４ｓに、頂点３２ｖと対向する三角形状の断面を有する突出部（隆起部）を設けるようにしたものである。この突起部は、Ｖ字形を上下反転させた三角形状、すなわち、頂点３２ｖと対向する頂点３４ｇにおいて交差する一対の側面３４ｐを有するものである。頂点３４ｇは、ＡＢＳに対して垂直に延在し、例えば頂点３２ｖおよび表面３４ｓに対して実質的に平行であり、Ｙ軸方向において距離ａを有する間隙３５によって頂点３２ｖから離間している。頂点３４ｇは、ダウントラック方向において、頂点３２ｖの下方（延長上）に位置する。
【００４２】
また、本実施態様によれば、磁気シールド構造をさらに設けることにより、記録処理における光学的性能および磁気的性能の両方を最適化することができると考えられる。図５（Ａ）〜図５（Ｇ）に示す第５〜第１１の変形例では、プラズモンシールド３４の、表面３４ｓと反対側の表面に、リーディングシールド３６をそれぞれ設けるようにしている。すなわち、プラズモンシールド３４は、リーディングシールド３６とＥＰＧ３２との間に形成される。具体的には、図５（Ａ）〜図５（Ｅ）は、それぞれ、図４（Ａ）〜図４（Ｅ）に対応する。図５（Ａ）〜図５（Ｅ）では、プラズモンシールド３４は、リーディングシールド３６の上に実質的にコンフォーマルな形状の保護膜を形成する。リーディングシールド３６は、例えばＣｏ，Ｆｅ，ＮｉおよびＢのうち１種以上の金属、またはこれらの合金によって構成される。
【００４３】
さらに、当業者であれば理解できるように、本発明は、主磁極およびシールドに用いられる磁性材料、並びにヨークおよびコイルの構成に応じて、主磁極の役割と磁気シールドの役割とが切り替わる実施態様（図示せず）も含むものである。よって、表面３４ｓとは反対側のプラズモンシールド表面に隣接する磁気シールド３６は、トレーリングシールドとみなしてもよい。
【００４４】
図５（Ａ）に示す変形例５としてのＴＡＭＲヘッドは、プラズモンシールド３４の、ＰＡ３９と反対側の面と接するようにリーディングシールド３６を設けたことを除き、他は図４（Ａ）に示したＴＡＭＲヘッドと同様の構造である。リーディングシールド３６の上面３６ｓは、プラズモンシールド３４と接している。この場合、プラズモンシールド３４は、図４（Ａ）よりもＹ軸方向における厚さが小さく、僅か１ｎｍ以上１００ｎｍ以下であるとよい。表面３４ｓは、上面３６ｓに対して平行であることが望ましい。
【００４５】
同様に、図５（Ｂ）に示す変形例６としてのＴＡＭＲヘッドは、プラズモンシールド３４の、ＰＡ３９と反対側の面と接するようにリーディングシールド３６を設けたことを除き、他は図４（Ｂ）に示したＴＡＭＲヘッドと同様の構造である。リーディングシールド３６の上面３６ｓは、表面３４ｓとは反対側のプラズモンシールド３４の第１の部分（平坦部分）と接触することが望ましい。さらに、平坦部分だけでなく、一対の側面３６ｎによって形成された溝を有することが望ましい。一対の側面３６ｎは、溝の最深部に位置する頂点３６ｖにおいて収束するように接続されている。プラズモンシールド３４は、リーディングシールド３６と相似形（コンフォーマル形状）を有している。ここで、一対の側面３４ｎはそれぞれ、側面３６ｎと実質的に平行であり、頂点３４ｖに収束する。頂点３４ｖは、Ｙ軸方向において、頂点３２ｖと頂点３６ｖとの間に配置される。表面３６ｓは、表面３４ｓに対して平行であり、側面３６ｎと接続している。
【００４６】
図５（Ｃ）に示す変形例７としてのＴＡＭＲヘッドは、プラズモンシールド３４の、ＰＡ３９と反対側の面と接するようにリーディングシールド３６を設けたことを除き、他は図４（Ｃ）に示したＴＡＭＲヘッドと同様の構造である。このＴＡＭＲヘッドでは、リーディングシールド３６は、表面３４ｓに対して平行に形成された表面３６ｓを含むプラズモンシールド３４と接触する上面と、底面３６ｍおよび一対の側面３６ｋを含む溝とを有する。表面３４ｓを含むプラズモンシールド３４の上面は、表面３６ｓ、側面３６ｋ、および底部３６ｍに適合することが望ましい。側面３６ｋはそれぞれ、その上にある側面３４ｋに対して実質的に平行であり、底面３４ｍは、Ｙ軸方向において、底面３６ｍと頂点３２ｖとの間に配置される。リーディングシールド３６の上面部３６ｓは、表面３４ｓに対して平行であり、側面３６ｋと接続している。底面３６ｍは、Ｚ軸方向に延在し、頂点３２ｖに対して平行に配置される。図５（Ｂ）および図５（Ｃ）に示したＴＡＭＲヘッドは、いわゆる凹形デザインのプラズモンシールド３４を備えたものである。
【００４７】
図５（Ｄ）に示す変形例８としてのＴＡＭＲヘッドは、プラズモンシールド３４の、ＰＡ３９と反対側の面と接するようにリーディングシールド３６を設けたことを除き、他は図４（Ｄ）に示したＴＡＭＲヘッドと同様の構造である。このＴＡＭＲヘッドでは、プラズモンシールド３４が、リーディングシールド３６の上面に適合することが望ましい。リーディングシールド３６の上面は、表面３６ｓと、側面３６ｐと、表面３６ｒとを含み、これらにより、いわゆる凸形デザインのプラズモンシールド３４を形成する。一対の側面３４ｐはそれぞれ、その下にある側面３６ｐに対して実質的に平行である。表面３４ｒは、Ｙ軸方向において、表面３６ｒの上に配置されている。リーディングシールド３６の表面３６ｓは、表面３４ｓに対して平行であり、側面３６ｐを介して側面３６ｒと接続する。その結果、側面３６ｒおよび側面３６ｐは、リーディングシールド３６の上に突出部を形成する。側面３６ｐは、Ｚ軸方向において、頂点３２ｖに対して平行であり、Ｙ軸方向に沿って、ダウントラック方向に、頂点３２ｖの下方に配置される。
【００４８】
図５（Ｅ）に示す変形例９としてのＴＡＭＲヘッドは、プラズモンシールド３４の、ＰＡ３９と反対側の面と接するようにリーディングシールド３６を設けたことを除き、他は図４（Ｅ）に示したＴＡＭＲヘッドと同様の構造である。このＴＡＭＲヘッドでは、プラズモンシールド３４が、リーディングシールド３６の上面に適合することが望ましい。リーディングシールド３６の上面は、表面３６ｓと、側面３６ｐとを含み、これらにより、いわゆる凸形デザインのプラズモンシールド３４を形成する。一対の側面３４ｐはそれぞれ、その下にある側面３６ｐに対して実質的に平行である。リーディングシールド３６の表面３６ｓは、表面３４ｓに対して平行であり、側面３６ｐと接続する。その結果、側面３６ｐは、リーディングシールド３６の上に突出部を形成し、頂点３６ｇにおいて収束する。頂点３６ｇは、Ｚ軸方向において、頂点３２ｖおよび頂点３４ｇと実質的に平行であり、Ｙ軸に沿って、ダウントラック方向において、頂点３２ｖの下に配置される。
【００４９】
図５（Ｆ）は、本実施態様の変形例１０としてのＴＡＭＲヘッドを表す。この変形例では、三角形状のノッチが、リーディングシールド３６との界面に沿って、プラズモンシールド３４から取り除かれている。よって、頂点３６ｇにおいて収束する２つの側面３６ｆを有する突出部が、表面３４ｓとは反対側のリーディングシールド上面の上、およびプラズモンシールド３４の内部に形成されている。プラズモンシールド３４は、リーディングシールド３６の上にコンフォーマル層を形成することが望ましい。頂点３６ｇは、ダウントラック方向において頂点３２ｖの下方に配置され、表面３４ｓを含むプラズモンシールド３４の一部によってＥＰＧ３２から分離していることが望ましい。なお、突起部は、リーディングシールド３６の拡張部であるとみなされる。頂点３６ｇは、Ｚ軸方向において、頂点３２ｖに対して平行に配置される。
【００５０】
図５（Ｇ）は、本実施態様の変形例１１としてのＴＡＭＲヘッドを表す。この変形例では、プラズモンシールド３４の表面３４ｓは、Ｘ軸方向において、一対の側面３４ｗと、表面３６ｔとを含むリーディングシールドの一部によって遮られている。すなわち、プラズモンシールド３４は、上面３４ｓ１および上面３４ｓ２をそれぞれ有する２つの部分によって構成されている。この２つの部分は、側面３４ｗおよび表面３６ｔによって一部分が囲まれたリーディングシールド３６の矩形部３４Ｔによって分離されている。したがって、表面３６ｔは、上面３４ｓ１および上面３４ｓ２と同一平面上にあり、ＥＰＧの頂点３２ｖに面している。誘電体によって充填された間隙３５によって、ＥＰＧ３２と表面３６ｔとは分離している。それゆえ、表面３６ｔは、Ｙ軸方向において、頂点３２ｖの下方に配置され、Ｚ軸方向において、頂点３２ｖに対して平行に配置される。
【００５１】
図６（Ａ）は、本実施態様のＴＡＭＲヘッドの、ＡＢＳ３０−３０に直交する断面の構造を表したものである。この断面図は、Ｙ軸方向（ダウントラック方向）に沿っており、Ｘ軸（クロストラック方向）に沿った紙面に対して垂直である。Ｚ軸（エッジプラズモン伝播方向）に沿った大きさは、構成要素が素子の後端に向かって延在する長さを表す。例えば、プラズモンシールド３４は、ＡＢＳとは反対側に、一定の高さｈの位置にある側面３４ｂを有する。高さｈは、例えば１０ｎｍ以上１６０ｎｍ以下である。光導波路３７は、ＡＢＳ３０−３０から距離ｈだけリセスしており、素子（スライダー）の後方端縁に向かって延在している。主磁極層３１は、Ｚ軸方向においてＥＰＧ３２よりも大きな寸法を有している。なお、光導波路３７の側面は、表面３４ｓと同一平面上にあり、頂点３２ｖに面している。光導波路３７の端部３７ｅは、ＡＢＳとは反対側にあるプラズモンシールド３４の側面３４ｂと接触することが望ましい。プラズモンシールド３４の側面３４ｂは、端部３７ｅよりも、Ｙ軸方向において大きな長さを有してもよい。それにより、ＡＢＳから見ると（図示せず）、光導波路３７を遮るようになる。他の形態として、端部３７ｅと側面３４ｂとの間に、分離層（図示せず）を設けてもよい。
【００５２】
図６（Ｂ）は、本実施態様の変形例（変形例１２）としてのＴＡＭＲヘッドの断面構造を表したものである。この変形例では、プラズモンシールド３４を先細り形状にすることによって、光学効率を向上することができる。ＥＰモード（図示せず）がＡＢＳに向かって伝播するとき、プラズモンシールド３４とＥＰＧ３２との間の距離は、特定の領域４０において、次第に減少するようになっている。よって、ＥＰＧ３２から離れてＥＰＧ３２に面する側面の高さｈ１は、側面３４ｓの高さｈ２よりも大きい。従って、側面３４ｂは、ＥＰＧ３２に向かってＡＢＳへ近づくように傾斜している。例えば導波路３７は、側面３４ｂの部分に沿って、プラズモンシールド３４に隣接する、傾斜した端部３７ｅを有する。図６（Ａ）および図６（Ｂ）は、図４（Ａ）〜図４（Ｄ）に示したＴＡＭＲヘッドに対応する断面図である。
【００５３】
図６（Ｃ）は、図５（Ａ）〜図５（Ｆ）に示す変形例としてのＴＡＭＲヘッドのうちの１つに対応する断面図である。ここで、プラズモンシールド３４は、リーディングシールド３６に隣接する。このＴＡＭＲヘッドにおいて、プラズモンシールド３４およびリーディングシールド３６の両方は、それぞれ、ＡＢＳ３０−３０とは反対側に、傾斜した側面３４ｂ，３６ｂを有する。リーディングシールド３６は、ＡＢＳに沿って形成された側面を有する。表面３４ｓを含むプラズモンシールド３４の第１の部分は、ＡＢＳに露出している。この場合、表面３４ｓを含む第１の部分が、頂点３２ｖに近接するプラズモンモードからの電界を保持する役割を主に果たす。さらに、側面３６ｓのｚ軸方向における高さは、側面３６ｓとは反対側のリーディングシールド側面３６ｔの高さｈ３よりも小さい。傾斜したプラズモンシールド２４の側面３４ｂは、図６（Ｂ）に示した構造と同じ利点をもたらす。側面３４ｂは、そのほとんどの部分が端部３７ｅと接触する。側面３４ｂは、プラズモンシールドの第１の部分に接続する第２の部分の一部であるとみなしてもよい。したがって、表面３４ｓに接続する、側面３４ｂの第１の端部は、第１の端部とは反対側にある、側面３４ｂの第２の端部よりも、ＡＢＳからの距離が小さくなるように形成される。リーディングシールド３６は、ＥＰＧ３２に面する表面３６ｓを有し、表面３４ｓとは反対側にあるプラズモンシールドの第１の部分と接触する。プラズモンシールド３４は、側面３６ｂおよび側面３６ｓに対してコンフォーマルな形状であることが望ましい。それにより、傾斜した側面３４ｂは、傾斜した側面３６ｂに対して基本的に平行となり、表面３４ｓは、表面３６ｓ、およびトレーリングサイド３１ｓに対して基本的に平行となる。表面３４ｓは、ＥＰＧ３２に面する導波路３７の面と同一平面上にあることが望ましい。
【００５４】
図７および図８は、２つのＴＡＭＲ構造のシミュレーション結果を示す。図８は、図４（Ａ）および図６（Ａ）によって表される本発明のＴＡＭＲヘッドに関するものである。図７は、プラズモンシールドを含まない従来のＥＰＧデザインのＴＡＭＲヘッドに関するものである。有限差分時間領域（ＦＤＴＤ：finite-difference time domain）法を用いた光モデリングを行い、プラズモンシールドの機能、および、プラズモンシールドを設けることによる光スポット径の大きさを比較した。相当とも、先端部の幅ｒ（図２（Ｂ）参照）は２５ｎｍとした。である。この大きさは、信頼できる方法によって容易に製造可能な大きさである。図７は、プラズモンシールドを含まない従来のＥＰＧ設計を用いた磁気ヘッドにおいて、ＡＢＳの下方５ｎｍの距離のところに磁気記録媒体を配置した場合の、その磁気記録媒体の電界強度分布を示す。この場合、光導波路は、ＡＢＳまで完全に拡張される。図８は、同じ位置に配置された磁気記録媒体の電界強度分布を示すが、この場合、プラズモンシールドは、光導波路とＡＢＳとの間に含まれ、ＥＰＧの頂点（先端部）から３０ｎｍのところに位置している。なお、双方の例におけるピーク強度は、よく似ている。これは、プラズモンモードを、ＥＰＧに対して最適に設定すれば、エッジプラズモンモードの光学効率は低下しないことを意味する。図８のように、光スポットの大きさを大幅に減少させると、明らかに大きな利点があることがわかる。具体的には、光スポットの形状が、ＥＰＧの両側に分散するのではなく、ＥＰＧ先端部の下のより狭い範囲に閉じ込められるということである。スポットがより狭い範囲に閉じ込められると、ＴＡＭＲ記録の際、転移の改善が促されると思われる。
【００５５】
図９は、図７および図８に関して前述した２つのＴＡＭＲ例の、ダウントラック方向およびクロストラック方向における強度分布を表す。図９を参照して、本発明の実施の形態に係るプラズモンシールドを含むＴＡＭＲヘッドの効果を定量的に説明する。ＦＷＨＭ（Full-Width High Magnitude）スポットの大きさは、プラズモンシールドを設けた場合、クロストラック方向において、約１００ｎｍから７０ｎｍへと減少し（３０％減少）、ダウントラック方向において５０ｎｍから４５ｎｍへと減少する。従来の例におけるＦＷＨＭスポットの大きさは、クロストラック領域における３０％強度に沿った曲線５４の左手部分と右手部分との間の距離、および、ダウントラック領域における曲線５２の左手歩部分と右手部分との間の距離によって確定可能である。同様に、プラズモンシールドを備えた例におけるＦＷＨＭスポットの大きさは、クロストラック領域における曲線５３の左手部分と右手部分との間の距離、およびダウントラック領域における曲線５１の左手部分および右手部分との間の距離によって確定可能である。光スポットの大きさを縮小した結果、熱スポットは縮小し、また、温度勾配も向上する。さらに、本発明のプラズモンシールドを、向上した磁界のオーバーレイ、および磁気媒体における温度勾配の利点とともに用いれば、記録磁界勾配を大幅に効果的なものにすることができ、それによって、最大１〜１０Ｔｂｉｔ／ｉｎ2の範囲の高密度設計に必要な、高い性能を得ることができる。
【００５６】
次に、図１０〜１８を参照して、ＴＡＭＲヘッドの製造方法について説明する。図１０〜図１４において、（Ａ）はＡＢＳと直交し、かつ、ダウントラック方向と平行な断面を表す。（Ｂ）はＡＢＳと直交し、かつ、クロストラック方向と平行な断面を表す。また、図１５〜図１８では、（Ａ）はＡＢＳと直交し、かつ、ダウントラック方向と平行な断面を表す。（Ｂ）はＡＢＳと平行な断面を表す。（Ｃ）はＡＢＳと直交し、かつ、クロストラック方向と平行な断面を表す。
【００５７】
図１０において、下部構造１０は、通常、ＡｌＴｉＣ基板と、センサ構造を含む再生ヘッド（図示せず）とからなる。下部構造１０の上に、誘電体層１１などのクラッド材料を堆積する。そののち、公知の技術により、光導波路３７を、誘電体層１１の上に形成する。図１０（Ｂ）の上面図において、光導波路３７は、誘電体層１１を部分的に覆う帯状のものとして示されており、Ｚ軸方向を長手方向とする面積を有している。この場合における、−Ｚ方向は、ＴＡＭＲヘッドの後端へ向かう方向を意味する。図１０（Ｃ）の上面図において、光導波路３７は、Ｘ軸（クロストラック）方向に沿って幅を有することがわかる。面２９−２９は、素子の前端面を表す。なお、光導波路３７は、図１０（Ａ）におけるＹ軸（ダウントラック）方向に沿って厚さを有する。当然ながら、全ての層を形成し、ラッピング処理を完了したのち、ＡＢＳ（図１８の面３０−３０）は、面２９−２９に対して実質的に平行となる。ラッピング処理は、面２９−２９に対して−Ｚ方向に進行する。
【００５８】
図１１（Ａ）の断面図に示すように、フォトレジスト層６０を、光導波路３７の上に塗布し、パターニングする。フォトレジスト層６０は、面２９−２９に沿って開口部７０を有し、Ｚ軸方向に長さｄを有する。一般的な反応性イオンエッチング処理を用い、開口部７０に対応する光導波路３７および誘電体層１１を選択的にエッチングする。エッチング処理は、誘電体層１１の厚さ全体を貫通はさせず、上面１１ｓを残すようにする。光導波路３７の前端部３７ｅは、面２９−２９に面している。図１１（Ｂ）の上面図によると、上面１１ｓは矩形状をなしている。
【００５９】
次に、 図１２に示したように、プラズモン層３４を、開口部７０の内部に堆積させる。この際、前端部３７ｅを含む側壁および表面１１ｓの上に、実質的に矩形の保護膜を形成するという従来の方法を用いて行う。これにより、図１２（Ａ）に示したように、上面３４ｓを有するプラズモン層３４の第１の部分を、前端部３７ｅに沿って形成し、上面３４ｃを有するプラズモン層の第２の部分を、上面１１ｓの上に形成する。図１２（Ｂ）の上面図に示すように、上面３４ｃおよび上面３４ｓは、それぞれ、矩形状をなし、面２９−２９に対して平行な部分において互いに接している。
【００６０】
次に、図１３に示したように、フォトレジスト層６０を、公知の方法によって取り除く。そののちＣＭＰ処理を行い、プラズモン層３４の上部を取り除く。これにより、上面３４ｓは、図１３（Ａ）に示したように、光導波路３７の上面３７ｓと同一平面上となる。
【００６１】
次に、図１４に示したように、ギャップ層３５を、化学気相成長法（ＣＶＤ：chemical vapor deposition）、またはプラズマ気相成長法（ＰＶＤ：plasma vapor deposition）などによって、上面３４ｃ、３４ｓ、３７ｓおよび誘電体層１１の露出領域に堆積する。ギャップ層３５は、必要に応じて、ＣＭＰ工程によって平坦化してもよい。
【００６２】
次に図１５に示したように、ギャップ層３５に、標準的なフォトレジストパターニング、および一連のエッチングによって、Ｖ字形の溝を形成する。この高低においては、塗布したフォトレジスト層（図示せず）に矩形状の開口部を形成し、その後、イオンビームエッチング（ＩＢＥ：ion beam etch）を施す。この際、イオンビームは、フォトレジスト開口部に対し、斜めに向ける。これにより、傾斜した側壁３５ｓを備えた溝６２を形成する。なお、図１５（Ａ）に示したように、イオンビームをギャップ層３５の厚さ方向に貫通させず、光導波路３７の前端部の上、および上面３４ｓの上のギャップ層の薄い部分を残すようにする。溝６２の前端部３５ｅは、面２９−２９に対して平行に配置するとともに、面３４ｃの上に配置することが好ましい。溝６２の、Ｚ軸方向における縦領域は、後続の工程にて堆積するＥＰＧ層３２を含むプラズモンジェネレータの望ましい長さに対応する。図１５（Ｂ）において、側壁３５ｓを備えたＶ字形の溝６２を示す。溝６２は、上面３４ｓの上部に配置される。
【００６３】
次に、図１６に示したように、ＥＰＧ層３２を、例えば、スパッタ蒸着法によって堆積する。ＥＰＧ層３２は、共形をなして側壁３５ｓを覆うが、溝６２を完全に埋めはしない。ＥＰＧ層３２の側面は、頂点３２ｖに収束させる。それから、磁性材料を堆積し、主磁極層３１を形成する。主磁極層３１は、溝６２の上部を埋めるだけでなく、上面３５ｔの上に一定の距離分、延在するようにする。この時点で、はじめに溝６２を形成したＩＢＥ処理において使用したフォトレジストマスクを取り除いてもよい。このようにして、主磁極３１と、ＥＰＧ３２とが、面２９−２９から一定の距離分だけリセスするように、しかし、光導波路３７の前面部、および上面３４ｓの上方に位置するようにする。主磁極３１の前端部３１ｅは、表面３４ｃの上方に配置することが望ましい。
【００６４】
次に、図１７に示したように、保護膜層６３を、例えば、ＣＶＤ法、またはＰＶＤ法によって、ギャップ層３５、および主磁極３１の上に堆積する。保護膜層６３は、誘電体材料によって構成してもよい。ＣＭＰ処理を用いて、上面６３ｓを滑らかにしてもよい。
【００６５】
最後に、面２９−２９をラッピング処理することにより、ＴＡＭＲヘッドにＡＢＳ３０−３０を形成する。この結果、プラズモンシールド３４は、ＡＢＳに沿って形成された側壁と、ギャップ層３５に隣接し、ＥＰＧ３２に面する上面３４ｓとを有するものとなる。なお、主磁極３１の前端部３１ｅと、ＥＰＧ３２のその下方にある部分もまたラッピング処理の際に取り除く。これにより、主磁極およびＥＰＧの側面がＡＢＳに沿って形成される。
【００６６】
当業者であれば理解できるように、図４（Ｂ）〜図４（Ｅ）に示した変形例としてのＴＡＭＲヘッドについても、図１０〜図１８で説明した一連の工程と同様の方法によって製造可能である。具体的には、フォトレジストパターニングおよび一連のエッチング工程を追加すれば、上面３４ｓに溝を形成すること、またはギャップ層３５を堆積する前にプラズモンシールド３４の上に突出部を形成することのいずれかが実現できる。さらに、頂点３２ｖをＥＰＧ層３２に形成する。ＥＰＧ層３２は、プラズモンシールドの溝、または突出部の上に縦方向に配置する。さらに、図５（Ａ）に図示する磁気シールド３６を、プラズモンシールド３４の表面３４ｓとは反対側に隣接して形成してもよい。開口部７０（図１１）に磁性材料を堆積し、その後プラズモン材料を堆積することによって形成することができる。これに続く工程は、図１０〜図１８に示す工程と同じである。図５（Ｂ）〜図５（Ｇ）に示す実施の形態に関して、プラズモンシールド３４を堆積する前に、一連のフォトレジストパターニングエッチング工程を追加することにより、シールド３６の上面３６ｓを変形することができる。また、バックエンド処理工程は、図１４〜図１８に示す工程と同じであるが、上面３４ｓ（溝または突出部）の一部が平坦ではない。図５（Ａ）〜図５（Ｇ）に示す実施の形態に関連する一連の工程では、ラッピング工程によって、磁気シールド３６、プラズモンシールド層３４、ＥＰＧ３２、および主磁極３１に沿ったＡＢＳを形成すればよい。
【００６７】
本発明が従来技術よりも優れている点は、本発明によれば、磁気媒体の上に、従来よりも小さなスポットと、光スポットにおけるより優れた磁界勾配のオーバーレイという独特な組み合わせを提供できる点である。小さなスポットは、プラズモンシールドの構成要素によって実現可能であり、光スポットにおけるより優れた磁界勾配のオーバーレイは、関連する特許出願シリアル番号１２／４５６２９０に開示するＥＰＧ設計によって実現可能である。熱アシストメカニズムを用いれば、エッジプラズモンモードの光学効率を損なうことなく、記録効果を向上させることができる。さらに、ＥＰＧ先端部の大きさは、製造環境において容易に再現可能なサイズを用いてもよい。
【００６８】
以上、特定の実施の形態および実施例を挙げて本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態および実施例において説明した態様に限定されず、本発明の趣旨から外れることがない限りにおいて、製造方法、プロセス、材料、構造などについての種々の変形が可能である。
【符号の説明】
【００６９】
３１…主磁極層、３１ｓ…トレーリングサイド、３２…エッジプラズモンジェネレータ（ＥＰＧ）、３２ｖ…頂点、３３…磁性コア、３４…プラズモンシールド、３４ｓ…表面、３７…光導波路（ＷＧ）、３９…プラズモンアンテナ（ＰＡ）。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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