(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
記録媒体を加熱昇温して記録部の保磁力を低下させ、この保磁力が低下した記録部に記録磁極からの記録磁界を印加することにより磁気的情報を記録可能とした熱アシスト磁気記録方法であって、
前記記録部の保磁力が前記記録磁界の大きさと等しくなる磁化固定点が、前記記録磁極のトレーリングエッジよりもリーディング側に設けられるようにしたことを特徴とする熱アシスト磁気記録方法。
【請求項２】
前記磁化固定点と前記記録磁極のトレーリングエッジとの距離をＤ、前記記録部に記録される最短磁化転移間隔をＢｍｉｎとした時に、Ｄ≦Ｂｍｉｎなる関係を満足することを特徴とする請求項１記載の熱アシスト磁気記録方法。
【請求項３】
記録媒体の記録部を加熱昇温する加熱源と、
前記加熱源により加熱昇温されて保磁力が低下した前記記録部に記録磁界を印加することにより磁気的情報を記録する記録磁極と、
を備え、
前記記録部の保磁力が前記記録磁界の大きさと等しくなる磁化固定点が、前記記録磁極のトレーリングエッジよりもリーディング側に設けられるようにしたことを特徴とする熱アシスト磁気記録装置。
【請求項４】
前記磁化固定点と前記記録磁極のトレーリングエッジとの距離をＤ、前記記録部に記録される最短磁化転移間隔をＢｍｉｎとした時に、Ｄ≦Ｂｍｉｎなる関係を満足することを特徴とする請求項３記載の熱アシスト磁気記録装置。
【請求項５】
前記記録磁極よりもトレーリング側に設けられ前記記録部に記録された前記磁気的情報を検出する磁気再生素子をさらに備えたことを特徴とする請求項３または４に記載の熱アシスト磁気記録装置。
【請求項６】
前記記録磁極のリーディングエッジからトレーリングエッジまでの距離をＬｍａｇ、前記記録磁極のトレーリングエッジから前記磁気再生素子の磁気検出部の中心までの距離をＤｍｒ、前記記録部に磁化遷移を記録するために前記記録磁界を反転させた瞬間から前記磁気再生素子が前記記録部に記録されたその磁化遷移を検出する瞬間までの時間間隔をΔT、前記記録部と前記記録磁極との相対速度をvとした時に、Ｄｍｒ≦ｖ・ΔＴ≦Ｄｍｒ＋Ｌｍａｇなる条件が満たされることを特徴とする請求項５記載の熱アシスト磁気記録装置。
【請求項７】
前記加熱源は、前記記録媒体に対して電子を放出することにより前記記録部を加熱昇温する電子放出源であることを特徴とする請求項３〜６のいずれか１つに記載の熱アシスト磁気記録装置。
【請求項８】
前記加熱源としての発光素子を備え、
前記発光素子は、前記記録磁極よりもリーディング側に設けられ、
前記発光素子の発光部のトレーリングエッジと前記記録磁極のリーディングエッジの距離をＤｔｈ、前記発光部のリーディングエッジからトレーリングエッジまでの距離をＬとした時に、Ｄｔｈ≦４Ｌなる条件が満たされることを特徴とする請求項３〜６のいずれか１つに記載の熱アシスト磁気記録装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱アシスト磁気記録方法及び熱アシスト磁気記録装置に関し、より詳細には、加熱源により磁気記録媒体を加熱昇温して磁気記録を行うことにより極めて高密度な磁気的記録を可能とした新規な熱アシスト磁気記録方法及び熱アシスト磁気記録装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
磁気的に情報の記録再生を行う磁気記録装置は、大容量、高速、安価な情報記憶手段として発展を続けている。特に、近年のハードディスクドライブ（ＨＤＤ）の進展は著しく、製品レベルで記録密度は１０Ｇｂｐｓｉ（Giga bits per squre inch）を、内部データ転送速度は１００Ｍｂｐｓ（Mega bits per second）を超え、メガバイト単価は数円／ＭＢに低価格化している。ＨＤＤの高密度化は、信号処理、メカ・サーボ、ヘッド、媒体、ＨＤＩなど複数の要素技術の集大成として進展してきているが、近年、媒体の熱擾乱問題がＨＤＤの高密度化の阻害要因として顕在化しつつある。
【０００３】
磁気記録の高密度化は、記録セル（記録ビット）サイズの微細化により実現するが、記録セルの微細化により媒体からの信号磁界強度が減少する為、所定の信号対雑音比（Ｓ／Ｎ）を確保する上では、媒体ノイズの低減化が必須となる。媒体ノイズの主因は、磁化転移部の乱れであり、乱れの大きさは媒体の磁化反転単位に比例する。磁気媒体には多結晶磁性粒子からなる薄膜（本願明細書においては、「多粒子系薄膜」あるいは「多粒子系媒体」と称する）が用いられているが、多粒子系薄膜の磁化反転単位は、粒子間に磁気的な交換相互作用が作用する場合は、交換結合された複数の磁性粒子から構成される。
【０００４】
従来、例えば数１００Ｍｂｐｓｉから数Ｇｂｐｓｉの記録密度においては、媒体の低ノイズ化は、主に磁性粒子間の交換相互作用を低減し磁化反転単位を小さくすることにより実現してきた。最新の１０Ｇｂｐｓｉ級の磁気媒体では、磁化反転単位は磁性粒子２−３個分にまで縮小されており、近い将来、磁化反転単位は磁性粒子一つに相当するまで縮小するものと予測される。
【０００５】
従って今後さらに磁化反転単位を縮小して所定のＳ／Ｎを確保する為には、磁性粒子の大きさ自身を小さくする必要がある。磁性粒子の体積をＶとおくと粒子の持つ磁気的エネルギーはＫｕＶで表わされる。ここでＫｕは粒子の磁気異方性エネルギー密度である。低ノイズ化の為にＶを小さくするとＫｕＶが小さくなり室温付近の熱エネルギーによって記録情報が乱れる、という熱擾乱問題が顕在化する。
【０００６】
Ｓｈａｌｌｏｋらの解析によれば、粒子の磁気的エネルギーと熱エネルギー（ｋＴ；ｋ：ボルツマン定数、Ｔ：絶対温度）の比、ＫｕＶ／ｋＴは１００程度の値でないと記録寿命の信頼性を損ねる。従来から媒体磁性膜に用いられてきたＣｏＣｒ基合金のＫｕ（２−３×１０６ｅｒｇ／ｃｃ）では、低ノイズ化の為に粒径微細化を進めると熱擾乱耐性の確保が困難な状況に至りつつある。
【０００７】
そこで近年、ＣｏＰｔ，ＦｅＰｄなど１０７ｅｒｇ／ｃｃ以上のＫｕを示す磁性膜材料が注目を浴びてきているが、粒径微細化と熱擾乱耐性を両立する為に、単純にＫｕを上げると別の問題が顕在化する。それは記録感度の問題である。すなわち、媒体磁性膜のＫｕを上げると媒体の記録保磁力Ｈｃ０（Ｈｃ０＝Ｋｕ／Ｉｓｂと定義され、ここでＩｓｂは媒体磁性膜の正味の磁化を表す）が上昇し、Ｈｃ０に比例して飽和記録に必要な磁界が増加する。
【０００８】
記録ヘッドから発生し媒体に印加される記録磁界は記録コイルへの通電電流の他に、記録磁極材料、磁極形状、スペーシング、媒体の種類、膜厚などに依存するが、高密度化に伴い記録磁極先端部のサイズが縮小することを考慮すると、発生磁界の大きさには限界がある。
【０００９】
例えば、最も発生磁界の大きな単磁極ヘッドと軟磁性裏打ち垂直媒体の組合せでも、記録磁界の大きさは高々１０ｋＯｅ（Ｏｅ：エルステッド）程度が限界である。一方で将来の高密度・低ノイズ媒体に必要な５ｎｍ程度の粒径で、十分な熱擾乱耐性を得る上では、１０７ｅｒｇ／ｃｃ以上のＫｕを示す磁性膜材料を採用する必要があるが、その場合、室温付近における媒体の記録に必要な磁界は１０ｋＯｅを軽く上回る為、記録ができなくなる。従って単純に媒体のＫｕを増加させてしまうと、記録自体ができないという問題が顕在化するのである。
【００１０】
以上説明したように、従来の多粒子系媒体を用いた磁気記録では、低ノイズ化、熱擾乱耐性の確保、記録感度の確保がトレードオフの関係にあり、これが記録密度の限界を決定する本質的な問題となっいた。
【００１１】
この問題を解決する方法として、熱アシスト磁気記録方式が考えられる。多粒子系媒体を用いる熱アシスト磁気記録方式では、十分にノイズが低くなる程度に微細な磁性粒子を用い、熱擾乱耐性を確保する為に室温付近で高いＫｕを示す記録層を用いることが望ましい。このような大きなＫｕを有する媒体は、室温付近では記録に必要な磁界が記録ヘッドの発生磁界を上回り記録不能である。これに対して、熱アシスト磁気記録方式においては、記録磁極の近傍に光ビームなどを用いた媒体加熱手段を配し、記録時に局所的に媒体を加熱し加熱部のＨｃ０をヘッドからの記録磁界以下に低下させて記録する。
【００１２】
この基本コンセプトを実現する上での重要なポイントは、加熱中もしくは加熱直後の媒体が冷却する前に記録磁界を供給して記録を完了すること、隣接トラックを加熱して隣接磁化転移を熱擾乱で破壊することが無いように、記録磁極の幅程度の微小領域のみを選択的に加熱することであると考えられる。
【００１３】
多粒子系媒体を用いる態様では、隣接トラックの熱擾乱と共に、記録しようとしているトラックに形成した磁化転移が、下流側の未だ温度が十分に冷め切らない領域で熱擾乱の影響を受けない様な工夫が必要となるが、記録密度は粒径で決まり、かつ磁化反転速度が極めて速い、という利点がある。
【００１４】
一方、連続磁性膜すなわち非晶質状の磁性膜を用いる方式では、記録密度が磁壁の厚み（１０−２０ｎｍ）で規定され、磁壁移動を伴う場合は磁壁移動速度（数１０ｍ／ｓ）がデータ転送速度を規定する、といった多粒子系には無い短所を有する反面、磁性粒子の体積Ｖは無限大と見なせるので熱擾乱問題は考える必要が無い。連続磁性膜を用いる方式においても、室温付近の媒体保磁力をヘッド磁界よりも高く、加熱部の媒体保磁力をヘッド磁界よりも低く調整する点では前記の多粒子系と同じである。
【００１５】
連続磁性膜として光磁気媒体を用い、光アシスト磁気記録を試みた先行技術は、例えば日本応用磁気学会誌ｖｏｌ．２３，Ｎｏ．８，ｐｐ．１９０１−１９０６，１９９９に開示されている。この先行例では、媒体を加熱する熱源としてはファーフィールドの光ビームを利用し、記録磁極と光ビーム源は媒体に対して互いに対向して配置されているので、両面記録は不能であると共にニアフィールド光の利用は不可能である。また、記録ビット長は磁気ヘッドにより決定されるが、記録トラック幅は光スポットで決定しているため、トラック幅の限界はファーフィールド光のスポットサイズに制限される。即ち短波長レーザと高ＮＡのレンズを組合せたとしてもトラック幅は数１００ｎｍが限界である。
【００１６】
さらに、この先行例では光照射位置と記録磁界印加位置とは略一致しているため、媒体を加熱するに要する時間でデータ転送速度が規定される、という問題もあった。
【００１７】
以上説明したように、熱アシスト磁気記録方式において多粒子系媒体を用いようとすると、媒体が十分に加熱されているタイミングで記録磁界下を通過させる手段が不明確であり、小型・軽量・安価な熱アシスト磁気記録ヘッドの実現が困難であり、さらにニアフィールド光を用いる形態では光学開口もしくは集光部のサイズと記録磁極の適正な位置関係が与えられていない、などの問題があった。
【００１８】
一方、連続磁性膜系媒体を用いようとすると、両面記録ができない、ニアフィールド光の採用が不可能なために記録密度をそれほど高くできない、光照射位置と記録磁界印加位置が一致しているために媒体の熱応答でデータ転送速度が規定される、などの問題があった。
【００１９】
本発明は、かかる課題の認識に基づいてなされたものである。すなわち、その目的は、光ビームなどの加熱源により媒体を加熱昇温して磁気情報を記録する熱アシスト磁気記録において、媒体の加熱と磁気記録とのタイミングを最適に調節することができ、小型、軽量、高信頼性を有し、記録密度を飛躍的に改善することが可能な熱アシスト磁気記録方法及び熱アシスト磁気記録装置を提供することにある。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する手段として、本発明の熱アシスト磁気記録方法は、記録媒体を加熱昇温して記録部の保磁力を低下させ、この保磁力が低下した記録部に記録磁極からの記録磁界を印加することにより磁気的情報を記録可能とした熱アシスト磁気記録方法であって、
前記記録部の保磁力が前記記録磁界の大きさと等しくなる磁化固定点が、前記記録磁極のトレーリングエッジよりもリーディング側に設けられるようにしたことを特徴とする。
【００２１】
ここで、前記磁化固定点と前記記録磁極のトレーリングエッジとの距離をＤ、前記記録部に記録される最短磁化転移間隔をＢｍｉｎとした時に、Ｄ≦Ｂｍｉｎなる関係を満足することを特徴とする。
【００２２】
一方、本発明の第１の熱アシスト磁気記録装置は、記録媒体の記録部を加熱昇温する加熱源と、前記加熱源により加熱昇温されて保磁力が低下した前記記録部に記録磁界を印加することにより磁気的情報を記録する記録磁極と、を備え、
前記記録部の保磁力が前記記録磁界の大きさと等しくなる磁化固定点が、前記記録磁極のトレーリングエッジよりもリーディング側に設けられるようにしたことを特徴とする。
【００２３】
ここで、前記磁化固定点と前記記録磁極のトレーリングエッジとの距離をＤ、前記記録部に記録される最短磁化転移間隔をＢｍｉｎとした時に、Ｄ≦Ｂｍｉｎなる関係を満足することを特徴とする。
【００２４】
また、前記記録磁極よりもトレーリング側に設けられ前記記録部に記録された前記磁気的情報を検出する磁気再生素子をさらに備えたことを特徴とする。
【００２５】
また、前記記録磁極のリーディングエッジからトレーリングエッジまでの距離をＬｍａｇ、前記記録磁極のトレーリングエッジから前記磁気再生素子の磁気検出部の中心までの距離をＤｍｒ、前記記録部に磁化遷移を記録するために前記記録磁界を反転させた瞬間から前記磁気再生素子が前記記録部に記録されたその磁化遷移を検出する瞬間までの時間間隔をΔT、前記記録部と前記記録磁極との相対速度をvとした時に、Ｄｍｒ≦ｖ・ΔＴ≦Ｄｍｒ＋Ｌｍａｇなる条件が満たされることを特徴とする。
【００２６】
また、前記加熱源は、前記記録媒体に対して電子を放出することにより前記記録部を加熱昇温する電子放出源であることを特徴とする。
【００２７】
また、前記加熱源としての発光素子を備え、前記発光素子は、前記記録磁極よりもリーディング側に設けられ、前記発光素子の発光部のトレーリングエッジと前記記録磁極のリーディングエッジの距離をＤｔｈ、前記発光部のリーディングエッジからトレーリングエッジまでの距離をＬとした時に、Ｄｔｈ≦４Ｌなる条件が満たされることを特徴とする。
【００２８】
一方、本発明の第２の熱アシスト磁気記録装置は、記録媒体の記録部を加熱昇温する加熱源としての発光素子と、前記発光素子よりもトレーリング側に設けられ、前記発光素子により加熱昇温された前記記録媒体の前記記録部に記録磁界を印加することにより磁気的情報を記録する記録磁極と、を備え、
前記加熱源により加熱昇温された前記記録部が前記記録磁極により印加される前記記録磁界を通過する間に、前記記録部の保磁力が前記記録磁界よりも小さくなる瞬間が設けられ、且つ、前記発光素子の発光部のトレーリングエッジと前記記録磁極のリーディングエッジの距離をＤｔｈ、前記発光部のリーディングエッジからトレーリングエッジまでの距離をＬとした時に、Ｄｔｈ≦４Ｌなる条件が満たされることを特徴とする。
【００２９】
ここで、前記発光素子のトレーリング側に、前記記録磁極がモノリシックに埋設されたことを特徴とする。
【００３０】
また、前記発光素子は、微細孔を有するレーザ素子であり、前記発光部は、前記微細孔であることを特徴とする。
【００３１】
本発明者は、新規な着想に基づく熱アシスト磁気記録装置を提案する。熱アシスト磁気記録装置においては、十分にノイズが低くなる程度に微細な磁性粒子を用い、且つ熱擾乱耐性を確保する為に室温付近で高いＫｕを示す記録層を用いる。このような大きなＫｕを有する媒体は、室温付近では記録に必要な磁界が記録ヘッドの発生磁界を上回り記録不能である。これに対して、媒体を何らかの手段で局所的に加熱すると、加熱部のＨｃ０を記録ヘッド磁界以下に低下させて記録することができる。
【００３２】
媒体を加熱する手段としては、光ビームあるいは電子ビームを利用することができる。
【００３３】
電子放出源としては、電界放出型や熱電子放出型などの各種のものを用いることが可能である。「電界放出型」とは、電子放出面において高い電位勾配（電界）を設けることにより直接電子を放出させる形式のものをいう。「熱電子放出型」とは、陰極を加熱することにより熱電子を放出させる形式のものをいう。本発明においては、特に電界放出型の電子放出源を採用した場合、電子放出領域は１０ｎｍ程度なので、媒体の１０ｎｍ程度の領域を選択的に加熱することが容易であり、従来提案されていた光ビームを用いる方式の分解能を遥かに超えることができる。しかし、熱電子放出型の電子放出源を用いた場合においても、電子線を所定のビームサイズに収束すれば同様の効果を得ることができる。
【００３４】
【発明の実施の形態】
以下、具体例を参照しつつ本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００３５】
（第１の実施の形態）
まず、本発明の第１の実施の形態として、媒体の加熱と磁気書き込みのタイミングに関する独特の構成について説明する。
【００３６】
図１は、本実施形態の概念を説明するための概念図であり、同図（ａ）は記録ヘッドと記録媒体の基本配置構成を示す断面図、同図（ｂ）は記録媒体の熱応答を模式的に示すグラフ図、同図（ｃ）は記録媒体の保磁力Ｈｃ０と記録ヘッドの記録磁界Ｈｗとの関係を示すグラフ図である。
【００３７】
図１（ａ）において、１は媒体の記録磁性層、２は熱源の出射孔、３は出射孔周囲の隔壁部、４は記録磁極、ＬＥは記録磁極のリーディングエッジ（Leading Edge）、ＴＥは記録磁極のトレーリングエッジ（Trailing Edge）、ＭＦＰはＨｃ０とＨｗの大きさが等しくなる磁化固定点（Magnetic Frozen Point）、ＤはＭＦＰとＴＥの間の距離、Ｂｍｉｎは最短磁化転移間隔を各々表わしている。
【００３８】
媒体を加熱昇温するための熱源としては、光ビームや電子ビームなどを用いることが可能である。例えば光ビームを用いる形態としては、端面発光レーザの出射面に全反射膜３を成膜し、活性層の中央部付近に微小光学開口２を設けるなどの具体例を挙げることができる。また、電子ビームを用いる形態しては、開口２の部分にエミッターコーンを形成し、コーン先端から電界放出される電子ビームを直接、媒体に照射する具体例を挙げることができる。
【００３９】
図１に例示した開口を用いる態様においては、開口２から出射した光ビームあるいは電子ビームは媒体１に照射され、記録磁性層を加熱する。媒体の移動方向は同図（ａ）中に、「Medium moving direction」と示したように、図の左側から右側である。この場合、各素子の左側がリーディング側で、右側がトレーリング側と定義される。
【００４０】
そして、本実施形態おいては、ＭＦＰとＴＥとの間の距離Ｄと、最短磁化転移間隔Ｂｍｉｎとが、Ｄ≦Ｂｍｉｎなる条件を満足することを規定する。
【００４１】
記録磁性層の温度は、例えば図１（ｂ）に表したような時間応答を示す。すなわち、同図の縦軸Ｔは磁性層の温度であり、横軸ｔは時間を表わす。時間ｔに線速を掛ければ図１（ｂ）及び（ｃ）の横軸は記録トラック方向の位置と解釈することもできる。媒体の熱応答は、照射される熱ビームの空間的プロファイル、熱ビームのパワー、媒体のビームに対する移動速度（線速）、媒体の膜材料（熱物性値）、膜厚、膜構造（図１には表していないが、通常は記録磁性層の他に下地層、保護層、潤滑層などを有する）、などに依存する。実際のディメンションで媒体の熱応答解析を行うと、冷却時間は媒体が記録磁極下部を通過する時間よりも長く、図１（ｂ）に表したようになる。
【００４２】
すなわち、将来の数１００Ｇｂｐｓｉ級の磁気記録システムにおいては、Ｂｍｉｎは数１０ｎｍ程度、記録トラック幅は数１００ｎｍ未満まで縮小される。サイドイレーズ（隣接トラックの情報の不必要な消去）を防止するためには、ビームサイズをトラック幅程度に規定すべきなので、開口２の大きさも例えば２００ｎｍ程度となる。この開口から例えばガウス型ビームが出射した場合、実効的な加熱範囲は全半値幅相当の１００ｎｍ程度であり、線速を２０ｍ／ｓとした場合、実効加熱時間は５ｎｓ程度となる。
【００４３】
媒体の構造を熱的に調整して高速熱応答とした場合、加熱速度は数１０Ｋ／ｎｓ程度となるので、例えば５０Ｋ／ｎｓとおくと媒体は環境温度よりも２５０Ｋ程度昇温させることが可能である。冷却速度は例えば平均的には２０Ｋ／ｎｓ程度なので、２５０Ｋの冷却には１２．５ｎｓの時間を要し、その間に媒体は２５０ｎｍ移動することになる。
【００４４】
一方で、熱アシスト記録の原理から鑑みて、加熱部としての開口と記録磁極の間の距離は極力近接されるべきである。何故ならば、高密度化の為には可能な限り媒体の粒径を小さくすべきなので、室温で十分な熱擾乱耐性を確保する上では、磁気異方性エネルギー（Ｋｕ）の巨大な磁性膜を媒体として用いるべきである。Ｋｕが大きい程室温の保磁力（Ｈｃ０）は上昇し記録しにくくなるのであるから、熱アシスト記録における記録温度は高く設定されることになる。従って、媒体が十分に加熱されているタイミングで記録磁界を印加しないと記録できないことになり、開口と記録磁極は可能な限り近接配置すべきという帰結になる。
【００４５】
例えば、開口２と記録磁極のＬＥ間は数１０ｎｍ未満例えば２０ｎｍに設定され、線速２０ｍ／ｓでは開口のトレーリングエッジ通過後１ｎｓの後から媒体に記録磁界が印加されることになる。図１（ｂ）に表したように記録磁極下部を通過している間、媒体温度は低下を続け、それに従って図１（ｃ）に表したようにＨｃ０は増加する。記録する為にはＨｗ≧Ｈｃ０でなければならないので、ＭＦＰで媒体磁化は固定される。
【００４６】
従来提案されていた熱アシスト磁気記録においては、記録磁極のトラック方向の長さ（ＬＥ−ＴＥ間距離）については、着目されておらず、何ら規定はされていない。これに対して、本実施形態においては、この位置関係の重要性に着目し、独特の構成を規定する。この規定の論拠と効果については後に詳述するが、ここではまず、各素子の配置と冷却時間の関係が、なぜ図１に表したようになるのかを説明する。
【００４７】
ＭＦＰが磁極のミドルポイント（ＬＥとＴＥとの間に位置する点）にある場合で、かつ最短磁化転移間隔が例えば２０ｎｍの場合、本実施形態の規定に従って、記録磁極のトラック方向の長さは４０ｎｍとなる。線速２０ｍ／ｓでは媒体が記録磁極下部を通過する時間は２ｎｓである。この値と前記した開口とＬＥ間を通過する時間１ｎｓは、媒体が室温付近まで冷却するに要する時間の１２．５ｎｓに比較して非常に短い。線速、媒体の熱応答、ＭＦＰの位置などによって上記した値はある程度変化するが、図１に示したように媒体が十分に冷却する以前に、媒体は記録磁極を通過する状況が理解できる。
【００４８】
ここで、従来の磁気記録ではＭＦＰは磁極のＴＥだったが、本実施形態においてはＭＦＰは磁極のＴＥよりもＬＥ側に配される。こうすることの効果は２つ有る。一つは記録の急峻性であり、もう一つは記録後の熱擾乱耐性の確保である。
【００４９】
記録の急峻性に関しては、記録磁界Ｈｗの空間的急峻性よりもＨｃ０の空間的急峻性の方が鋭いことを意味する。線密度の制限要因が、媒体の磁化転移幅、ヘッドと媒体のスペーシング、Ｈｗの空間的急峻性にあることは従来より知られている。Ｈｗの急峻性は通常は１００Ｏｅ／ｎｍ未満で、典型的には５０Ｏｅ／ｎｍ程度である。一方で、前記したように、Ｈｃ０は最高到達温度での値から室温での値までに２５０ｎｍで変化する。再度前述の説明で例示した値を用いると、記録点から室温までの距離はほぼ２００ｎｍになる。記録点のＨｃ０と室温のＨｃ０の差が大きければ大きい程高密度化されることは前述の通りだが、例えば室温Ｈｃ０が５０ｋＯｅの媒体を用いて、記録点Ｈｃ０が１０ｋＯｅになる様に設定した場合を想定すると、２００ｎｍで４０ｋＯｅのＨｃ０の変化なので、Ｈｃ０の空間的急峻性としては２００Ｏｅ／ｎｍとなり、従来の磁気記録に比べて格段に記録の急峻性が向上すると言える。
【００５０】
もう一つの記録直後の熱擾乱耐性の確保も、本実施形態の大きな特徴のひとつである。ＭＦＰからトレーリング側では、Ｈｃ０＞Ｈｗなので、媒体磁化はＨｗ単独では変化しないが、記録層の温度は未だ高温状態にある。前記した数字を挙げるとＭＦＰ以降２００ｎｍの距離（線速２０ｍ／ｓでは１０ｎｓの時間に相当）は十分にＫｕＶ／ｋＴが立上がっておらず、再反転を起す可能性はある。但しＭＦＰからＴＥの間を媒体が通過する時間帯は、Ｈｗが熱擾乱による反転を防止する方向に作用するので、少なくもこの間は再反転しない。但し注意を要するのは、ＭＦＰからＴＥを通過している間にＨｗの極性が反転してしまった場合には、Ｈｗは熱擾乱をサポートする方向の転換するので、直ちに再反転してしまう危険性が大きい点である。
【００５１】
Ｈｗが極性を変える時間内に、媒体が移動する距離は最短磁化転移間隔Ｂｍｉｎである。従って、本発明に規定する様に、Ｄ≦Ｂｍｉｎとすれば、Ｈｗの印加は記録直後の再反転を防止する方向にのみ作用し、熱擾乱をサポートする方向には働かないことが理解できる。
【００５２】
以下、具体例を参照しつつ本実施形態についてさらに説明する。
図２は、本実施形態の熱アシスト磁気記録装置の主要部の一実施例を表す断面図である。同図において、１１−１４は磁気記録媒体部、２１，２２は光学開口部、３１−３３は磁気記録ヘッド隔壁部、４０−４３は磁気記録ヘッド記録磁極部、５１−５５はレーザ素子部を各々表わし、１１は磁気媒体基板、１２は下地層、１３は記録磁性層、１４は保護層、２１は光学開口、２２は導波路、３１は第一の導波路隔壁、３２は第二の導波路隔壁、３３は第三の隔壁、４０は記録磁極全体部、４１は記録磁極、４２はリターンパス、４３はコイル、５１は第二のクラッド層部、５２は活性層部、５３は第一のクラッド層部、５４はレーザ素子成長基板、５５はレーザ素子隔壁部である。
【００５３】
図２に表した熱アシスト磁気記録ヘッドと熱アシスト磁気記録媒体は、例えば以下の手順で作成することが可能である。
【００５４】
まず、レーザ素子一体型磁気ヘッドの形成方法の一例を説明する。
【００５５】
ＧａＡｓ、サファイアを代表とするレーザ素子成長基板５４上に、第一のクラッド層５３、活性層５２、第二のクラッド層５１の順に、例えばＭＯＣＶＤ（metal-organic chemical vapor deposition ：有機金属化学気相成長）法、ＭＢＥ（molecular beam epitaxy：分子線エピタキシー）法などによって結晶成長し、磁気記録再生素子部の間隔（例えば数１００μｍ）に従って、島状に面発光レーザ素子を形成する。ここで図２ではレーザ素子の主要部のみを示してあり、クラッド層、活性層などの詳細構造や電極は煩雑を避ける為に省いてある。
【００５６】
次に、島状形成したレーザ素子の間は隔壁部５５で埋め込み、必要に応じて平坦化処理を施す。
【００５７】
次に、５１，５５の下面上に順次、プラナー型の磁気ヘッド部を形成していく。磁気ヘッド素子部の形成プロセスには自由度が有り各種の材料・プロセスが適用可能であるが、ここでは典型例を述べる。
【００５８】
まず、導波路部２２と光学開口部２１を、例えばスパッタリング法によるＳｉＯ２の成膜後、ＣＨＦ３−ＲＩＥ（reactive ion etching）とＣＤＥ（chemical dry etching）の二段エッチングプロセスを用いて、開口部を垂直加工、導波路部をテーパ加工し図２の形状を得る。
【００５９】
次に、隔壁部３１，３２を、例えばＴｉ−Ｎ，Ｔａ−Ｎなどの高融点・高反射率材料もしくは、Ｗ，Ｍｏ，Ｔａなどの高融点金属をＣＶＤもしくはスパッタリングを用いて形成することにより得る。この際、５１，５５の下面上に隔壁３１，３２の材料が形成されても構わない。開口部２１側壁への隔壁膜３１，３２の付きまわりを良好にする上では、ＣＶＤ法、もしくは基板回転型のスパッタリングを用いるのが好ましい。
【００６０】
次に、隔壁部３３として例えばレジストを埋め込み形成した後、記録磁極全体部４０とコイル部４３の形状に合せてパターニングする。
【００６１】
次に、記録磁極全体部４０をコイル上面まで例えばレジストフレームメッキ成長法で形成した後、コイルパターンに合せてレジストをパターニング成長し、例えばＣｕコイルをフレームメッキ成長させた後、記録磁極残部形状に合せてレジストをパターニングし、磁極残部を再度メッキ成長させる。記録磁極部４１は例えば１００ｎｍ程度の微細パターンになるので、必要に応じて最後にＦＩＢ（focused ion beam）加工に供される。
【００６２】
以上説明した工程により、図２の熱アシスト磁気ヘッドの発光部と記録磁極を形成することができる。再生素子部は記録磁極のトレーリング側（図２の右方向）に適宜作成すれば発光素子一体型の熱アシスト磁気ヘッドを作成することができる。上記実施例では、面発光レーザと垂直記録ヘッドを組合せた例を挙げたが、本発明は、端面発光レーザ、長手記録用ヘッドにも適用可能である。端面発光レーザを用いる形態では、例えば光学開口の上部に直接活性層を配置し、光出射方向を図２と同一にすれば良い。また、長手記録に適用する場合には、例えば隔壁３１の左側に第二の記録磁極を配すれば良い。
【００６３】
さらに熱源として、レーザ以外に電子ビームを用いることも可能であり、その場合には開口２１部に例えばＣ（炭素）からなるコーン状エミッターを配置し、媒体に対して負の電圧を印加すれば、媒体を加熱昇温するのに十分な電界放出電子ビームを得ることができる。
【００６４】
次に、図２に例示した熱アシスト磁気記録媒体の作成手順の一例を説明する。媒体基板１１としては、ガラス、ＡｌＰコートＡｌ基板などが代表的であり、媒体各層は典型的にはスパッタリング法を用いて基板上に形成される。
【００６５】
垂直媒体の例では、まずＮｉＦｅ、ＣｏＺｒＮｂなどを代表とする軟磁性裏打ち層を下地層１２として形成、続いて、ＣｏＰｔ，ＳｍＣｏ，ＦｅＰｔを代表とする高Ｋｕの記録磁性層１３、更にＣを代表とする保護層１４を連続成膜する。スパッタ装置から取出した後、ＰＴＦＥ系などの潤滑層をディッピングもしくはスピンコート形成すれば、図２の熱アシスト磁気記録媒体を得ることが可能である。
【００６６】
一方、長手（面内）記録媒体の例では、例えばＣｒ，Ｖなどを代表とする結晶配向制御層を下地層として用いれば良い。
【００６７】
本発明の効果を実証する実験に先立って、記録磁性層の熱磁気特性をトルクメータとＶＳＭで、微細構造をＴＥＭを用いて調べた結果を以下に説明する。ＴＥＭ観察レベルの平均磁性粒径は５ｎｍ程度と微細で、かつ揺らぎ場の測定から得られた活性化体積はほぼ物理的な粒子体積に近く、本実施例の媒体が優れた高密度ポテンシャルを有していることが確認できた。室温のＫｕは２．５ｘ１０７ｅｒｇ／ｃｃと十分に高く、室温でのＫｕＶ／ｋＴは１００程度と十分な熱擾乱耐性を有していることを示した。室温でのＨｃ０は２５ｋＯｅ程度と高く、記録磁界のシミュレーション値の１０ｋＯｅから考えて、室温での磁気記録は不可能と判定された。Ｈｃ０の温度特性は、室温から高温に掛けてほぼ直線的に低下し、１０ｋＯｅのＨｃ０を示す膜温度は、２５０℃程度であった。
【００６８】
図２の構成を用いて、本実施形態を以下の手順で実施しその効果を検証した。本実施例においては光学開口２１の大きさは２００ｎｍ角とし、隔壁３２の膜厚（開口２１のトレーリングエッジと記録磁極４１のリーディングエッジ間の距離）は２０ｎｍ、記録磁極のトラック方向の長さは１５０ｎｍとした。前述した数１００Ｇｂｐｓｉ級では磁極の長さはもっと短く設定されるべきであるが、本実施例では、本発明の効果を明確にする目的で１５０ｎｍとした。なお、本発明の効果を明確にするためには、記録磁極の長さ自体は問題では無く、最短磁化転移間隔Ｂｍｉｎとの関係が重要であることは言うまでもない。
【００６９】
実験は、最短磁化転移間隔Ｂｍｉｎを幾通りかに変えつつ最短磁化転移間隔相当の単一記録周波数で記録を行い、記録磁極のトレーリング側に設けられたＧＭＲ（giant magnetoresistive）ヘッドで記録直後の信号を再生し、ＭＦＰの計測を行い、本発明の規定するＤとＢｍｉｎの比と再生信号振幅の関係を調べた。ここでＭＦＰの計測は以下の様に実施した。記録磁界の立上り立ち下がりを媒体が記録磁極下部を通過する時間に比べて極めて短い様に調整した場合、記録磁界の零クロス点（極性が変わる時刻）と再生信号のピーク値（微分信号の零クロス点）の時間間隔は、ＭＦＰとＧＭＲ素子の間の距離を線速で割った値に相当する。また、媒体が記録磁極のＴＥからＧＭＲ再生部に移動する時間は、記録磁極のＴＥとＧＭＲ素子部の間の物理的距離を線速で割った値に相当する。上記二つの時間の差に線速を掛ければ、本実施形態において規定する磁化固定点と記録磁極のＴＥ間の距離Ｄを得ることができる。Ｄは照射する光ビームのパワー、記録磁界強度、媒体の熱応答に依存して変化する。
【００７０】
図３は、再生信号振幅とＤ／Ｂｍｉｎの関係を表すグラフ図である。Ｄ／Ｂｍｉｎ＜１の領域においてＤ／Ｂｍｉｎの増加に従って信号振幅がなだらかに低下しているのは、ＧＭＲ再生素子部に流入する媒体磁界強度がＢｍｉｎの低下に従って緩やかに減少するためである。このなだらかな低下よりも格段に大きな低下率で、Ｄ／Ｂｍｉｎ〜１付近で信号振幅が急激に低下していることが分かる。
【００７１】
Ｂｍｉｎを変えて記録した幾つかのトラックをＭＦＭで観察した結果、Ｄ／Ｂｍｉｎ＜１の領域では、記録磁化の向きは一つの記録セル内でほぼ揃っていたが、Ｄ／Ｂｍｉｎ＞１なる場合には、一つの記録セル内で再反転した磁性粒子が多数観察され、消磁状態に近い磁化状態を呈した。このことは、ＭＦＰで形成された磁化転移のトレーリング側の磁性粒子の磁化が、記録磁界の向きが記録方向と変わらない時間帯では記録した通りの向きを向いていたにも関わらず、記録磁極の下部に有る時に磁界の極性が反転してしまうと、Ｈｃ０はＨｗよりも大きいにも関わらず、Ｈｗが熱擾乱を助長してしまうがために、再反転磁化が形成されてしまうことを意味しており、同時に本実施形態の熱アシスト磁気記録装置の効果を端的に表わしている。
【００７２】
また、図３において、Ｄは光照射強度、記録磁界、媒体熱応答その他が一意に決まった場合、光ビームのトラック幅方向の空間分布がトラックと垂直な線分の場合には一意に決まるが、トラック幅方向に湾曲している場合にはトラック中心とトラックエッジで値が異なる。その様な場合にもトラック幅方向に亘る平均的なＤは前述のやり方に従って再生信号から定義することができる。
【００７３】
また、図３の実施例では特にＤ／Ｂｍｉｎの下限は見られないが、より磁性粒子サイズが小さくなった場合には、Ｄ／Ｂｍｉｎ≦１の範囲内においては、ＭＦＰから記録磁極のＴＥに亘る間は、Ｈｗが記録済み磁化の熱擾乱を防止する方向に作用するので下限値が存在する。この下限値は媒体磁性粒子の粒径とＫｕに依存する。
【００７４】
以上説明したように、本実施形態によれば、熱アシスト磁気記録において、磁化転移を急峻にできると共に、磁化転移形成直後の熱擾乱による再反転を確実に防止することが可能となる。その結果として、記録密度を飛躍的に向上させ、且つ安定した高信頼性の磁気記録が可能となる。
【００７５】
（第２の実施の形態）
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。
【００７６】
本実施形態の熱アシスト磁気記録装置は、（１）熱源としての光ビームと記録磁界とを媒体の同一面側から供給すること、（２）発光素子と磁気記録素子とが一体型の構造をなすこと、（３）媒体移動方向の上流側から発光素子、記録磁極の順番に積層されていること、（４）発光部と記録磁極とが近接配置されていること、を構成上の基本とする。
【００７７】
（１）光ビームと記録磁界を媒体の同一面側から供給することにより、近接場光の利用を可能とし、ファーフィールド光では実現不能な数１０ｎｍの微小領域の選択的加熱を可能足らしめる。（２）発光素子と磁気記録素子が一体型の構造を為すことにより、構成が複雑で質量の重い光学系を除きヘッドの高速シーク動作を可能足らしめると共に、導波路やファイバーを用いて光照射する方式に比較して光利用効率を格段に高め、数１０ｍＷの半導体レーザの採用を可能足らしめる。（３）媒体移動方向の上流（リーディング）側から発光素子、記録磁極の順番に積層する構成と、（４）発光部と記録磁極の近接配置によって、十分に媒体のＨｃ０が低下しているタイミングで記録磁界を供給することが可能となる。
【００７８】
上述した基本構成に加えて、本実施形態においては、さらに、磁気再生素子を独特の位置関係に配置する。
【００７９】
すなわち、本実施形態においては、媒体進行方向の上流(リーディング)側から、発光素子、記録磁極、磁気再生素子の順番に近接配置され、記録磁極のトラック方向の長さ（すなわち記録磁極のリーディングエッジからトレーリングエッジまでの距離）をＬｍａｇ、記録磁極のトレーリングエッジから再生素子の磁気ギャップのトラック方向中心までの距離をＤｍｒ、該記録磁極からの記録磁界を反転させて磁気記録媒体の記録層に磁化遷移を記録するために該記録磁極に鎖交させたコイルに流す記録電流を反転させる瞬間から、該磁気再生素子がその反転磁化を検出して再生信号を出力する瞬間までの時間間隔をΔＴ、該磁気記録媒体と該記録磁極との相対速度をｖとおく時、
Ｄｍｒ≦ｖ・ΔＴ≦Ｌｍａｇ＋Ｄｍｒ
を満たすものとする。
【００８０】
このような条件を満たせば、磁気記録媒体上に磁化反転が記録される位置は記録磁極の直下すなわち記録磁極のリーディングエッジからトレーリングエッジの範囲に入り、磁化反転の記録が決定される瞬間まで記録磁界が一定のまま磁気記録媒体に加わるため、記録が確定するまでに熱擾乱による磁化消磁を招くことが無く、安定且つ高速の記録を保証することができる。
【００８１】
以下、図面を参照しつつ本実施形態についてさらに詳細に説明する。
【００８２】
（第１の具体例）
まず、本実施形態の第１の具体例として、比較的広いトラック幅で本実施形態の熱アシスト磁気ヘッドを試作し、その効果を検証した。なお、本具体例においては、ニアフィールドの光学開口や、収束レンズ系は使用していない。
【００８３】
図４は、本具体例に関わる熱アシスト磁気記録装置の一実施例を表し、図４（ａ）は熱アシスト磁気ヘッドを媒体面側から見た平面、図４（ｂ）は媒体を含めたトラック方向のＡ−Ａ’線断面図である。
【００８４】
図４において、１５１−１５４の符号で示した部分は媒体の主要部、残る符号で示した部分は全て熱アシスト磁気ヘッドの構成主要部である。
【００８５】
ヘッドの構成要素は、１１１−１１９からなる半導体レーザ発光素子部、１２０−１２７からなる磁気記録素子部、１３０−１３３からなる磁気再生素子部、４からなる保護コート部からなる。図中に示した様に、上流（リーディング）側から、発光素子部、直記録素子部、磁気再生素子部の順番に並ぶ構成となっている。ここでも、「上流（リーディング）」、「下流（トレーリング）」とは媒体がヘッドに対して上流側から下流側へ移動して記録再生を行うことを意味する。
【００８６】
また、「リーディングエッジ」、「トレーリングエッジ」とはヘッドを構成する各要素（例えば発光素子、光学開口、記録磁極、再生素子など）のトラック方向の上流側端部、下流側端部を意味する。なお図４では、煩雑を避ける為、本発明に直接関連のない要素、例えば再生素子部の詳細な構造、電極取出し部の構造等は省略した。
【００８７】
図４に表した半導体発光素子部の構成において、１１１は基板、１１２は格子整合の為のバッファ層例えば膜厚数μｍ程度のＧａＡｓ層、１１３はｐ層例えば膜厚２００ｎｍ程度のｐ型ＧａＡｓ層、１１４はストライプ状積層メタル電極例えば幅が１μｍ、全厚１００ｎｍ程度のＴｉ／Ｐｔ／Ａｕ積層膜、１１５はｐ型クラッド層例えば膜厚１μｍ程度のｐ型ＡｌＧａＩｎＰ層、１１６は活性層例えば膜厚１００ｎｍ程度のＧａＩｎＰ層、１１７は活性層中の共振領域（発光領域）、１１８はｎ型クラッド層例えば膜厚１μｍ程度のｎ型ＡｌＧａＩｎＰ層、１１９は電極例えば膜厚１００ｎｍ程度のＡｕＧｅ／Ａｕ積層膜である。
【００８８】
上記構成では、発光領域は幅１μｍ程度、トラック方向には活性層厚の数１００ｎｍ程度の矩形状を為す。後述する様に発光面１１７と媒体の間隔（スペーシング）は数１０ｎｍ程度はなれている。媒体面上でのビームプロファイルをシミュレーションで求めた結果、トラック幅方向に約１μｍ、トラック方向に２００ｎｍ程度のｅ−２径を有する長円形状であった。
【００８９】
トラック方向のビーム径と活性層厚の関係はスペーシングにも依るが、数１０ｎｍのスペーシングでは、ビーム径は活性層厚の二倍程度である。
【００９０】
図４の磁気記録素子部の構成においては、１２０は絶縁膜例えば膜厚１００ｎｍのＳｉＯ２、１２１は上流側磁極例えば膜厚２００ｎｍのＣｏＮｉＦｅ膜（磁極先端部１２２以外の部分は図４（ａ）で奥に引っ込んだ構造を為す）、１２２は本発明を特徴付ける発光素子中に埋め込まれた記録磁極先端部、例えば先端幅が０．７５μｍ、奥行きが１μｍの先端部、２３は絶縁体例えばレジストフレーム、１２４は記録磁界発生用コイル例えば１０ターンのＣｕコイル、１２５はリターンパス用磁極例えば膜厚１μｍのＮｉＦｅ膜、２６は上流側磁極とリターンパス用磁極の接合部、１２７は平坦化絶縁膜例えば膜厚５００ｎｍのＳｉＯ２である。
【００９１】
図４の磁気再生素子部の構成においては、１３０は上流側シールド例えば膜厚５００ｎｍのＮｉＦｅ、１３１は再生ギャップ例えばシールド間厚が２００ｎｍのＳｉＯ２（シールドとＧＭＲ間即ち再生ギャップは１００ｎｍ）、１３２はＧＭＲ再生素子部例えばＣｏＦｅ／Ｃｕ／ＣｏＦｅ／ＦｅＭｎ積層膜、１３３は下流側シールド例えば膜厚５００ｎｍのＮｉＦｅである。図４（ａ）には示していないが、ＧＭＲ素子の両端はハードバイアス膜例えばＣｏＰｔ、及びメタル電極膜が連結されている。１０４はヘッド全体の保護膜であり、例えば膜厚数１０μｍのＡｌ２Ｏ３膜を用いることができる。
【００９２】
図４の媒体部の構成においては、１５１は磁気記録層、例えば膜厚３０ｎｍのＣｏＰｔ−ＳｉＯ２垂直磁化・多粒子系薄膜、１５２は軟磁性下地例えば膜厚１００ｎｍのＮｉＦｅ、１５３は発光素子からの光を受けて加熱する部分、１５４は冷却過程において磁化転移が決定される位置、１５５は記録磁極から供給され媒体を鎖交する記録磁束、１５６はレーザ発光素子端面から放出されて媒体面へ向かう光束を、各々示している。媒体構成において、基板、保護膜、潤滑膜は省略した。
【００９３】
図５は、図４に例示した磁気記録ヘッドにおいて孤立磁化反転の記録再生特性を表し、同図（ａ）は記録電流の時間依存性、同図（ｂ）はＧＭＲ素子から得られる再生電圧の時間依存性をそれぞれ表すグラフ図である。
【００９４】
記録磁極１２２のトラック方向の長さ（すなわち記録磁極のリーディングエッジからトレーリングエッジまでの距離）をＬｍａｇ、記録磁極２２のトレーリングエッジから再生素子の磁気ギャップのトラック方向の中心までの距離をＤｍｒ、該記録磁極１２２からの記録磁界を反転させて磁気記録媒体の記録層に磁化遷移を記録するために該記録磁極に鎖交させたコイルに流す記録電流を反転させる瞬間から、該磁気再生素子がその反転磁化を検出して再生信号を出力する瞬間までの時間間隔をΔＴ（この時間は高周波数帯域を有するオシロスコープ等を使用することで十分計測可能である）、該磁気記録媒体と該記録磁極との相対速度をｖとおく時、
Ｄｍｒ≦ｖ・ΔＴ≦Ｄｍｒ＋Ｌｍａｇ
を満たすことにより、磁気記録媒体上に磁化反転が記録される位置は記録磁極の直下すなわち記録磁極のリーディングエッジからトレーリングエッジの範囲に入る。その結果として、磁化反転の記録が決定される瞬間まで記録磁界が一定のまま磁気記録媒体に加わるため、記録が確定するまでに熱擾乱による磁化消磁を招くことが無く、安定且つ高速の記録を保証することができる。
【００９５】
本具体例においては、媒体としては多粒子系を用いたが、基板上に、連続磁性膜そして多粒子系磁性膜を順次積層した構成、あるいは、基板上に、連続磁性層、数ｎｍ厚み程度の極薄の非磁性層（あるいはＣｏＺｒＮｂ等の軟磁性アモルファス層）、多粒子系磁性層を順次積層した構成を用いても差し支えない。
【００９６】
このような構成の媒体を用いることで、多粒子系層と連続磁性層との間に働く交換結合力の温度特性を利用することによって、多粒子系記録層単体では得ることが困難な記録温度付近での保持力Ｈｃ０の温度特性を急峻化したり、記録温度付近からそれ以上の温度で媒体記録層の活性化体積Ｖを増やすことが可能となる為、トラック方法の線記録分解能を上げても（すなわち記録信号周波数を増加させても）、記録磁化を安定に形成することが可能となり、しかも、例え、光ビーム径を記録トラック幅より大きくすることで隣接記録トラックが比較的高温度にさらされても、Ｖの増加により熱擾乱耐性が増す為、クロスイレーズを招くおそれも解消することができる。
【００９７】
さらに、本実施形態は、連続磁性膜を媒体として用いる場合にも効果的である。例えば、光磁気記録媒体として用いられている、非晶質希土類・遷移金属フェリ磁性合金膜（Ｒ−Ｔ膜）、より具体的には、ガラス基板上に、Ａｌ合金系ヒートシンク層、ＴｂＦｅＣｏ記録層、Ｃ保護層、潤滑層を順次積層した構成などである。
【００９８】
（第２の具体例）
次に、本実施形態の第２の具体例について説明する。
【００９９】
前述した第１具体例においては、通常の積層型薄膜磁気ヘッドのリーディング側に端面発光素子を設ける場合について述べたが、本実施形態はプラナー（planer）型薄膜磁気ヘッドに面発光素子を設ける場合にも適用可能である。
【０１００】
図６は、本発明をプラナー型薄膜磁気ヘッドに適用した場合の一実施例の主要部構成図であり、記録素子部と面発光素子部のみを示したものである。
【０１０１】
すなわち、図６において、１５９はｎ型クラッド層、１６０は活性層、１６１はｐ型クラッド層、１６２は低屈折率部、１６３は高屈折率部、１６４は発光部、１６５は記録磁極、１６６は記録磁極先端部、１６７はコイル、１６８は熱絶縁部、１６９は対向テーパ部、１７０は保護膜、１５１は媒体の記録層、１５２は媒体の裏打ち層、７１はヨーク型ＧＭＲヘッドの磁気ヨーク、７３はＧＭＲ素子、７２はＧＭＲ素子７３と磁気ヨーク７１との電気的絶縁を保つＡＬ２Ｏ３等から成る非磁性絶縁層、７４、７５はＧＭＲ素子にセンス電流を通電するための電極膜、７６はヨーク型再生素子の磁気ギャップ、Ｘは媒体進行方向、ｖは媒体とヘッドの相対速度、Ｌｍａｇは記録磁極先端部のトラック方向の長さ、Ｄｍｒは記録磁極先端部のトレーリングエッジからヨーク型磁気再生素子の磁気ギャップ７６のトラック方向中心までの距離を各々示している。
【０１０２】
図６に表した熱アシスト磁気記録ヘッドの構成をその製造工程に沿って説明すると以下の如くである。
【０１０３】
まず、基板としては、前記具体例と同様にＧａＡｓバッファ層を有するサファイア基板、比較的厚いバッファ層を成長させたアルチック基板などを用いる。図６には基板を表していないが、同図の上面に配される。即ちｎ型クラッド層の上方に基板があり、薄膜の成長方向は図６の上から下へ向けて行われる。
【０１０４】
図示しない基板上にｎ型接合層を成長した後、例えばｎ型ＡｌＧａＡｓ／ＡｌＡｓ多層クラッド層１５９を成長、続いてＩｎＧａＡｓ多層量子井戸型活性層１６０を成長、さらにｐ型ＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ多層クラッド層１６１を成長する。電流注入の為の電極は発光素子の側面部に設けられ、例えばＺｎ拡散層を電極として用いることが可能である。活性層からの発光は活性層の上下方向に起こり、二つのクラッド層によって活性層側へ反射、増幅されてレーザ発振する。
【０１０５】
レーザ光はｐ型クラッド層１６１の下面から記録磁極側へ放射する。発光素子部を成長後、絶縁部材の埋め込みと表面平滑化を行った後、記録素子部と収束レンズ部の形成を行う。先ず発光素子の出射部にテーパ状に低屈折率部１６２を形成し、１６２の中央部に逆テーパ状の加工を施した後に、逆テーパ部に高屈折率部１６３を埋め込み形成して、収束レンズ部を作成する。発光素子部から出射した光は低屈折率部１６２と高屈折率部１６３の界面で内側に曲げられ、効率良く発光部１６４に導かれる。低屈折率部１６２としては、ＣａＦ２，ＭｇＦ２，ＳｉＯ２など、高屈折率部１６３としては、ＺｎＳ，ＴｉＯ２，Ｓｉ３Ｎ４などが各々好適である。
【０１０６】
収束レンズ部１６２，１６３は光利用効率を向上する目的で設けられるものなので、発光部１６４のサイズが比較的大きく収束レンズ無しでも利用効率が比較的高い場合などは設ける必要は無い。収束レンズ部を媒体面から見込んだ時の形状は円形、長円形、正方形、長方形いづれでも良い。
【０１０７】
次に、高屈折率部１６３上に再度低屈折率部材をテーパ状に形成し、テーパコーンの側壁を利用して記録磁極１６５と対向テーパ部１６９を形成する。記録磁極１６５の形成にはレジストフレームメッキ法が好適である。対向部１６９は、垂直記録方式を採用する場合には非磁性体、長手記録方式を採用する場合には記録磁極と同一の磁性体で形成される。ここでは垂直記録方式を実施したので、非磁性体例えばＣｕ，Ａｌ，Ａｕなどの高反射率膜を表面に配する部材を用いた。
【０１０８】
光による昇温が顕著な場合には、Ｗ，Ｍｏ，Ｔａなどの高融点金属を配するのが好ましい。また、記録磁極のテーパ面上にも高反射率膜もしくは高融点金属膜を熱絶縁部１６８として被覆するのが良い。こうする事で光による記録磁極の昇温を防止して記録磁界が低かするのを防止することができるのと同時に、光利用効率を向上することができる。熱絶縁部は金属被覆単体でも良いが、熱伝導率の低いセラミクス部材と金属膜を積層すると記録磁極の昇温防止効果がより向上する。
【０１０９】
記録磁極１６５と対向部１６９を形成した後、磁極内にコイル孔を形成し、続いて記録電流を通電するＣｕコイル部１６７を例えばフレームメッキ形成する。続いて、記録磁極先端部１６６の微細加工をＰＥＰもしくはＦＩＢ形成する。発光部１６４もサイズによってはＦＩＢで仕上げ加工を行うのが好ましい。
【０１１０】
最後に保護膜１７０をコーティングすれば、図６に表した熱アシスト磁気ヘッドが完成する。
【０１１１】
本具体例においても、第１の具体例と同様に、記録磁極１６６のトラック方向の長さ（すなわち記録磁極１６６のリーディングエッジからトレーリングエッジまでの距離）をＬｍａｇ、記録磁極１２２のトレーリングエッジからヨーク磁極１７１、ＧＭＲ素子１７３、電極１７４、１７５、非磁性絶縁層１７２から成るヨーク型の再生素子の磁気ギャップ１７６のトラック方向の中心までの距離をＤｍｒ、該記録磁極１２２からの記録磁界を反転させて磁気記録媒体の記録層１５１に磁化遷移を記録するために該記録磁極１６６に鎖交させたコイルに流す記録電流を反転させる瞬間から、該磁気再生素子がその反転磁化を検出して再生信号を出力する瞬間までの時間間隔をΔＴ（この時間は高帯域のオシロスコープ等を使用することで十分計測可能である）、該磁気記録媒体と該記録磁極との相対速度をｖとおく時、
Ｄｍｒ≦ｖ・ΔＴ≦Ｄｍｒ＋Ｌｍａｇ
を満たすことにより安定な高速記録を実現することが可能である。
【０１１２】
以上、第１及び第２の具体例を挙げつつ詳述したように、本実施形態によれば、高密度記録再生に必要な極めて微細な粒径からなる低ノイズの多粒子媒体に対して、室温付近で十分に高い熱擾乱耐性を付与出来ると共に、記録磁界印加部では光照射により媒体の磁化反転に必要な磁界を低減化することにより、実用的な記録ヘッドで高速記録を実現することが可能となる。
【０１１３】
また、発光素子、記録再生素子一体化により、小型軽量の熱アシスト磁気記録ヘッドが提供出来るので、高速シーク動作が可能になると共に低価格にヘッドとドライブを構成することが出来る。
【０１１４】
（第３の実施の形態）
次に、本発明の第３の実施の形態について説明する。
【０１１５】
本実施形態にかかる熱アシスト磁気記録装置も、（１）熱源としての光ビームと記録磁界とを媒体の同一面側から供給すること、（２）発光素子と磁気記録素子とが一体型の構造をなすこと、（３）媒体移動方向の上流側から発光素子、記録磁極の順番に積層されていることを基本とし、さらに本実施形態の基本的な特徴は、（４）発光部と記録磁極とを独特の距離関係によって近接配置する構造にある。
【０１１６】
（１）光ビームと記録磁界を媒体の同一面側から供給することにより、近接場光の利用を可能とし、ファーフィールド光では実現不能な数１０ｎｍの微小領域の選択的加熱を可能足らしめる。（２）発光素子と磁気記録素子が一体型の構造を為すことにより、構成が複雑で質量の重い光学系を除きヘッドの高速シーク動作を可能足らしめると共に、導波路やファイバーを用いて光照射する方式に比較して光利用効率を格段に高め、数１０ｍＷの半導体レーザの採用を可能足らしめる。（３）媒体移動方向の上流（リーディング）側から発光素子、記録磁極の順番に積層する構成と、（４）発光部と記録磁極の近接配置によって、十分に媒体のＨｃ０が低下しているタイミングで記録磁界を供給することが可能となる。
【０１１７】
具体的には、発光部のトレーリングエッジと記録磁極のリーディングエッジ間の距離をＤｔｈ、発光部のトラック方向の長さをＬとおく時、Ｄｔｈ≦４Ｌを満たすようにする。
【０１１８】
発光部と記録磁極とを近接配置する好ましい実施手段（４）は、媒体面から見たときに、レーザ発光素子の下流側に記録磁極が埋設されている構造である。つまり、媒体がヘッドに対向して走行した時に、発光素子→記録磁極の順に出会うことになる。発光素子の下流（トレーリング）側にクラッド層が配される構造では、クラッド層に直接、記録磁極が埋設されている構造でも構わず、発光面が記録磁極よりもリセスしており、リセス部に記録磁極が埋設されている構造でも構わない。下流側に活性層が配されている構造でも同様である。要は媒体面から見込んだ際に、発光素子のトレーリングエッジ側に配されている層に、記録磁極先端部が埋設されている構成であれば良い。
【０１１９】
発光部のトレーリングエッジ位置の定義は、トレーリング側にクラッド層が配される場合には、活性層のトレーリングエッジ位置を意味し、活性層がトラック方向に配される場合には、活性層の端部位置を意味する。上記で定義した位置と記録磁極先端部のリーディングエッジの間の距離がＤｔｈである。また、発光部のトラック方向の長さＬとは発光部の長さに対応し、発光素子の活性層の厚さと概略等しい場合もある。
【０１２０】
また、トレーリング側に活性層が配置される場合には、Ｌはその活性層からの発光部の幅であり、面発光素子の出射口が記録磁極に積層されてなる構成の場合には、Ｌは記録磁極に隣接して設けられる発光部のトラック方向の長さを意味する。
【０１２１】
一方、近接場光（エバネッセント光）を利用する形態においては、幾つかのものが挙げられる。代表的には、半導体レーザの出射面を反射膜で覆った後に、数１０ｎｍ乃至数１００ｎｍの微小孔（光学開口）を出射面に開けて、そこに近接場光を形成する形態である。この形態では、微小孔のサイズを小さくすると光利用効率が低下する為、記録密度が高くなる程、光源パワーの要求値が高くなるが、構成上は最も簡便で、低価格でヘッドを提供できる。また、面発光素子の出射口からテーパ状に光を導き、記録磁極に隣接して微小孔を設ける形態も挙げることができる。
【０１２２】
微細孔を用いる態様においては、微細孔のトレーリングエッジと記録磁極のリーディングエッジの距離をＤｔｈ、微細孔のトラック方向の長さをＬとおく時、Ｄｔｈ≦４Ｌを満足することが望ましい。Ｄｔｈ＞４Ｌの場合には、記録磁極下部に媒体が進んできた時に、光照射で加熱した媒体温度が既に低くなってしまい、有意な記録が困難となる。
【０１２３】
本発明の熱アシスト磁気記録装置は、特に媒体の種類には限定されず、多粒子系磁性薄膜を記録層とする媒体でも、連続磁性膜を記録層とする媒体でも採用することが可能である。
【０１２４】
以下、具体例を参照しつつ本実施形態についてさらに詳細に説明する。
【０１２５】
（第１の具体例）
まず、本実施形態の第１の具体例として、比較的広いトラック幅において熱アシスト磁気ヘッドを試作し、本実施形態の効果を検証した。なお、本具体例においては、ニアフィールドの光学開口や、収束レンズ系は使用していない。
【０１２６】
図７は、本具体例に関わる熱アシスト磁気記録ヘッドの概略構成を表す図であり、同図（ａ）媒体面側からみた平面図、同図（ｂ）は媒体を含めたトラック方向のＡ−Ａ’線断面図である。
【０１２７】
図７において、１５１−１５４の符号で示した部分は媒体の主要部であり、残る符号で示した部分は全て熱アシスト磁気ヘッドの構成主要部である。ヘッドの構成要素は、１１１−１１９からなる半導体レーザ発光素子部、１２０−１２７からなる磁気記録素子部、１３０−１３３からなる磁気再生素子部、１０４からなる保護コート部からなる。
【０１２８】
本実施形態のヘッドは、同図に例示したように、上流（リーディング）側から、発光素子部、直記録素子部、磁気再生素子部の順番に並ぶ構成となっている。ここで「上流（リーディング）」、「下流（トレーリング）」とは媒体がヘッドに対して上流側から下流側へ移動して記録再生を行うことを意味する。「リーディングエッジ」、「トレーリングエッジ」とは、ヘッドを構成する各要素（例えば発光素子、光学開口、記録磁極、再生素子など）のトラック方向の上流側端部、下流側端部をそれぞれ意味する。なお図７では、煩雑を避ける為、本発明に直接関連のない要素、例えば再生素子部の詳細な構造、電極取出し部の構造等は省いて示してある。
【０１２９】
図７の半導体発光素子部において、１１１は基板、１１２は格子整合の為のバッファ層例えば膜厚数μｍ程度のＧａＡｓ層、１１３はｐ層例えば膜厚２００ｎｍ程度のｐ型ＧａＡｓ層、１４はストライプ状積層メタル電極例えば幅が１μｍ、全厚１００ｎｍ程度のＴｉ／Ｐｔ／Ａｕ積層膜、１５はｐ型クラッド層例えば膜厚１μｍ程度のｐ型ＡｌＧａＩｎＰ層、１６は活性層例えば膜厚１００ｎｍ程度のＧａＩｎＰ層、１１７は活性層中の共振領域（発光領域）、１１８はｎ型クラッド層例えば膜厚１μｍ程度のｎ型ＡｌＧａＩｎＰ層、１１９は電極例えば膜厚１００ｎｍ程度のＡｕＧｅ／Ａｕ積層膜である。
【０１３０】
上記具体例の場合には、発光領域は、幅１μｍ程度で、トラック方向には活性層厚の数１００ｎｍ程度の矩形状を為す。後述する様に発光面１１７と媒体の間隔（スペーシング）は数１０ｎｍ程度離れている。媒体面上でのビームプロファイルをシミュレーションで求めた結果、トラック幅方向に約１μｍ、トラック方向に２００ｎｍ程度のｅ−２径を有する長円形状であった。トラック方向のビーム径と活性層の厚みとの関係はスペーシングにも依るが、数１０ｎｍのスペーシングでは、ビーム径は活性層厚の二倍程度である。
図７の磁気記録素子部の構成においては、１２０は絶縁膜例えば膜厚１００ｎｍのＳｉＯ２、１２１は上流側磁極例えば膜厚２００ｎｍのＣｏＮｉＦｅ膜（磁極先端部１２２以外の部分は図７（ａ）で奥に引っ込んだ構造を為す）、１２２は本発明を特徴付ける発光素子中に埋め込まれた記録磁極先端部、例えば先端幅が０．７５μｍ、奥行きが１μｍの先端部、１２３は絶縁体例えばレジストフレーム、２４は記録磁界発生用コイル例えば１０ターンのＣｕコイル、１２５はリターンパス用磁極例えば膜厚１μｍのＮｉＦｅ膜、１２６は上流側磁極とリターンパス用磁極の接合部、１２７は平坦化絶縁膜例えば膜厚５００ｎｍのＳｉＯ２である。
【０１３１】
図７の磁気再生素子部においては、１３０は上流側シールド例えば膜厚５００ｎｍのＮｉＦｅ、１３１は再生ギャップ例えばシールド間厚が２００ｎｍのＳｉＯ２（シールドとＧＭＲ間即ち再生ギャップは１００ｎｍ）、１３２はＧＭＲ再生素子部例えばＣｏＦｅ／Ｃｕ／ＣｏＦｅ／ＦｅＭｎ積層膜、１３３は下流側シールド例えば膜厚５００ｎｍのＮｉＦｅである。図７（ａ）には示していないがＧＭＲ素子の両端はハードバイアス膜例えばＣｏＰｔ、及びメタル電極膜が連結されている。１０４はヘッド全体の保護膜であり、例えば膜厚数１０μｍのＡｌ２Ｏ３膜を用いることができる。
【０１３２】
図７の媒体部においては、１５１は磁気記録層、例えば膜厚３０ｎｍのＣｏＰｔ−ＳｉＯ２垂直磁化・多粒子系薄膜、１５２は軟磁性下地例えば膜厚１００ｎｍのＮｉＦｅ、１５３は発光素子からの光を受けて加熱する部分、１５４は冷却過程において磁化転移が決定される位置、１５５は記録磁極から供給され媒体を鎖交する記録磁束、１５６はレーザ発光素子端面から放出されて媒体面へ向かう光束を、各々示している。図７の媒体部においては、基板、保護膜、潤滑膜は省略した。
【０１３３】
次に、上記構成の熱アシスト磁気記録ヘッド及び媒体の形成方法について説明する。
【０１３４】
まず、前提として、ヘッド製造時に薄膜を成長する方向は、基板が上流側に配されるように設計することが好ましい。これは半導体発光素子の成長温度の方が、磁気記録再生素子の形成温度よりも高い為である。つまり、先に磁気記録再生素子を形成してから半導体発光素子を成長させると、磁気記録再生素子が半導体発光素子の成長温度で劣化してしまう為である。
【０１３５】
もう一つの理由は、基板をそのままスライダーとして用いることが可能となり現行の磁気ヘッドと同等の後工程が採用できる為である。
【０１３６】
基板１１１としては半導体発光素子の結晶成長性からは、ＡｌＧａＡｓ系、ＡｌＧａＩｎＰ系などの赤色発光素子の場合はＧａＡｓ基板、もしくはサファイア基板上にＧａＡｓバッファ層を設けて用い、ＩｎＧａＮ系などの青色発光素子の場合はサファイア基板やＳｉＣ基板上にＧａＮバッファ層を設けて用いるのが良いが、スライダー加工及びスライダーとしての動作信頼性を確保する上ではサファイア基板もしくは現行の磁気ヘッドに用いられているアルチック系の基板を用いるのが好ましい。
【０１３７】
ＧａＡｓを成長用基板とする場合は、薄膜素子部形成後に基板を薄くしてからアルチック基板に貼り付けて後工程に供しても良い。アルチック系基板を用いる場合は格子整合用のバッファ層を厚く設けるのが良い。
【０１３８】
以下に半導体発光素子部の作成手順について実施例を説明する。
【０１３９】
まず、基板１１１としてサファイア基板を用い、格子整合の為のバッファ層例えば膜厚数μｍ程度のＧａＡｓ層１１２をＭＯＣＶＤ（metal-organic chemical vapor deposition）法で成長させる。
【０１４０】
次に、ｐ層例えば膜厚２００ｎｍ程度のｐ型ＧａＡｓ層をやはりＭＯＣＶＤ法で成長させる。
【０１４１】
次に、活性層の共振幅（レーザ発光部の幅）を規定する為に、ｐ型ＧａＡｓ層にストライプ状の溝をエッチングにより形成し、溝中にストライプ状積層メタル電極例えば幅１μｍ、全厚１００ｎｍ程度のＴｉ／Ｐｔ／Ａｕ積層膜１１４をスパッタ法で形成する。
【０１４２】
レジスト除去後、ＣＭＰ（chemical mechanical polishing）で表面平滑化と清浄化を行った後に、再度ＭＯＣＶＤ法によりｐ型クラッド層例えば膜厚１μｍ程度のｐ−ＡｌＧａＩｎＰ層１１５を成長させる。この時、メタル電極１１４上には直接的にはｐ型クラッド層は成長しないが、電極端部から横方向の拡散成長が起こり、平坦形状のｐ型クラッド層１１５がｐ型ＧａＡｓ層１１３と電極１１４上に一様に形成される。
【０１４３】
続いてＭＯＣＶＤ法により、活性層例えば膜厚１００ｎｍ程度のＧａＩｎＰ層１１６を成長、さらに引続きＭＯＣＶＤ法でｎ型クラッド層例えば膜厚１μｍ程度のｎ型ＡｌＧａＩｎＰ層１１８を成長させる。
【０１４４】
次に、ｎ型クラッド層にレジストマスクを形成してストライプ状の電極例えば膜厚１００ｎｍ程度のＡｕＧｅ／Ａｕ積層膜を共振部の直上からずれた部分に埋め込み形成する。電極１１９は図７（ａ）に示したように、共振部上部に対象に配置しても良いし片側だけに配置しても良く、活性層の共振部に電流注入される配置ならばどこでも構わない。
【０１４５】
以上が半導体発光素子部の作成方法の一実施例である。
【０１４６】
次に、磁気記録素子部の形成プロセスの一実施例を説明する。
【０１４７】
まず、半導体素子部の下流側電極と上流側記録磁極膜との絶縁の為、絶縁膜１２０を形成する。これは半導体素子形成の最後に電極１１９埋め込み形成後、レジストマスクをそのままにしてＳｉＯ２をスパッタ形成しても構わない。また、下流側クラッド層１１８中へ上流側磁極１２１の埋め込み部を形成した後に、一様にＳｉＯ２を形成しても良い。この場合は図７（ａ）おいて、上流側磁極膜１２１の上流側に隣接してＳｉＯ２連続膜が形成される構造となる。
【０１４８】
また、さらには、絶縁膜を設けずに上流側磁極を半導体発光素子の下流側電極として用いることも可能であり、この場合は特に電極１１９は設けなくても構わない。上流側磁極膜を半導体発光素子の下流側電極として用いる場合は、活性層共振部への電流注入の効率が良い。但し、密着性、電気的接合性を確実にする上では金属電極１１９を設け、上流側磁極に隣接して一様にＳｉＯ２コートする形態が好ましい。
【０１４９】
いづれの構造の場合においても、本実施形態のポイントは下流側クラッド層中への上流側磁極埋め込みにある。埋め込みに関しては、上流側磁極の上流側に隣接して一様にＳｉＯ２コートする形態について実施例を説明する。
【０１５０】
まず、電極１１９を埋め込み後、レジストを電極１１９形成時とは反転させたパターンに形成し、クラッド層１１８をエッチングに供する。記録磁極部１２２の部分は垂直エッチングし１２２以外の上流側磁極先端部はテーパエッチングもしくは等方エッチングする。記録磁極部を垂直エッチングする理由は、記録磁界の空間分布を急峻にする為であり、記録磁極部以外の部分をテーパエッチングする理由は、記録磁極部への磁束の集中を効率的に行う為である。
【０１５１】
先端部の幅が０．７５μｍ、奥行きが１μｍの記録磁極先端部１２２を形成する場合、図７（ａ）において下流側クラッド層下流側面での最大エッチング広さは２μｍ程度、図７（ｂ）において下流側クラッド層のエッチング深さ（媒体面と垂直な方向の深さ）は２−３μｍ程度となる。クラッド層の一部をエッチングすることにより、光出射端付近で光が一部散乱を受け発光効率を損ねるが、共振部の全長（深さ方向の距離）は数１０から数１００μｍある為、散乱の影響は少ない。また、後述する様に高密度記録になるほど、エッチング部は縮小されるので光散乱の影響は軽減化される。
【０１５２】
本実施例では、発光部１１７のトレーリングエッジと記録磁極先端部１２２のリーディングエッジ間の距離Ｄｔｈは５０ｎｍから１μｍの間で変えた。１μｍの場合はクラッド層のエッチング加工は行っていない。距離Ｄｔｈは、クラッド層先端をエッチングする際のエッチング時間で制御しても良いが、精度を高める上では、活性層面までエッチングしてからＳｉＯ２膜などを距離規定膜としてコートするのが良い。この場合はクラッド層のエッチャントを選定し、クラッド層と活性層のエッチング比を調整して活性層がエッチングストッパーとして作用する様にするのが好ましい。
【０１５３】
このようにして形成したクラッド層エッチング部にフレームメッキ法を用いて上流側磁極膜２１を形成した。メッキシード層としてはＮｉもしくはＮｉＦｅのスパッタ膜を用いることができる。続いてＣｕコイル１２４と絶縁部材１２３部をやはりフレームメッキ法で形成した後、磁路孔部１２５を形成し、引き続き下流側磁極（リターンパス）１２６をフレームメッキ法で形成する。リターンパスの媒体面側の面積は記録磁極先端部１２２のそれよりも広くして、リターンパスにおける媒体への磁束の集中を避ける。
【０１５４】
最後に平坦化絶縁膜１２７をスパッタコートしてからＣＭＰで平坦化し記録素子部の作成を完了する。
【０１５５】
以上説明したようにして、本実施形態の熱アシスト磁気記録ヘッドを特徴付ける発光素子部と記録素子部との近接配置構造が完成する。
【０１５６】
次に、平坦化絶縁膜１２７の上に再生素子部を形成する。
【０１５７】
まず、上流側シールド１３０をメッキ法もしくはスパッタ法で形成し、その上に膜厚１００ｎｍ程度の上流側絶縁膜を形成する。さらに、ＧＭＲ膜部１３２を形成してからイオンミリング法などで加工し先端にＧＭＲの島を作成する。島をマスクにしてハードバイアス膜、電極膜をスパッタして再生素子の主要部を作成する。本実施例では、再生トラック幅は０．６μｍに調整した。続いて約１００ｎｍの下流側絶縁膜、下流側シールド膜１３３の形成を行い再生素子部を完成した。最後に保護膜１０４をコートし、図７には表していないが電極取出し、基板の切断、サファイア基板のスライダー加工、リードワイア接続、サスペンションへの取付けを行い、本発明の熱アシスト磁気記録ヘッドを得た。
【０１５８】
この様にして得たヘッドはスピンスタンドタイプの磁気記録再生評価系に取付け、後述の本発明の実証実験に供した。
【０１５９】
次に、本実施形態の実施に使用した媒体の作成手順について説明する。本実施例においては、媒体として軟磁性下地層付垂直磁化・多粒子系膜を用いた。
【０１６０】
すなわち、ガラス基板上に、軟磁性下地膜１５２としてＮｉＦｅ膜を１００ｎｍ、その上に膜厚３０ｎｍのＣｏＰｔ−ＳｉＯ２垂直磁化・多粒子系薄膜１５１、さらにＣ保護膜１０ｎｍを連続してスパッタ形成し、潤滑剤をコーティングした後、テープバニッシュにより表面突起を除去して、前記した熱アシスト磁気記録ヘッドと共にスピンスタンドタイプの磁気記録再生評価系に取付けた。
【０１６１】
本実施例では記録層としてＳｉＯ２母材中にＣｏＰｔ磁性粒子が分散する構造の所謂グラニュラー膜を採用したが、これは磁性粒子の粒径制御、含有率制御などがやり易い為である。ＣｏＰｔ−ＳｉＯ２記録層形成時は、ＣｏＰｔターゲットとＳｉＯ２ターゲットの二元同時スパッタとし、各ターゲットへのスパッタ入力を変えて粒径とＣｏＰｔ含有比を制御した。また、スパッタ中に基板にバイアスを印加し、バイアスパワーによって粒径のみを独立制御することも可能である。
【０１６２】
記録再生実験を行う前に、別途、本発明に関わる媒体の組成、微細構造、磁気特性を調べた。典型的な条件で成膜したＣｏＰｔ−ＳｉＯ２膜中のＣｏＰｔ含有比は６０ｖｏｌ％であった。また、微細構造分析の結果、ＣｏＰｔとＳｉＯ２は分離しており、ＳｉＯ２母材中にＣｏＰｔ粒子が点在する構造を為すことが判った。ＣｏＰｔ粒子の平均粒径は約７ｎｍであった。
【０１６３】
磁気特性の測定はトルクメータとＶＳＭを用い、各々液体窒素温度から５００℃の間で温度特性を調べた。室温における典型的な磁気特性は、Ｋｕ：４．５×１０６ｅｒｇ／ｃｃ、Ｈｃ：５ｋＯｅ、Ｍｓ：４００ｅｍｕ／ｃｃであった。平均粒径を記す粒子の室温（３００Ｋ）におけるＫｕＶ／ｋＴは約１２５なので、本実施例で用いた媒体は室温付近では十分な熱擾乱耐性を示すものと言える。磁気特性は温度の関数として変化し、低温から高温に向けて単調に低下した。
【０１６４】
図８はＶＳＭで実測したＨｃと、シャロックの式を用いて推定したＨｃ０の温度依存性を表すグラフ図である。ＶＳＭはループ測定に１０分程度の時間を要するので、ＶＳＭループから得られたＨｃはその温度で１０分程度の熱擾乱を受けた後の保磁力である。一方で記録の関わる保磁力Ｈｃ０は、実際にヘッドで記録する際の１０ｎｓ以下程度の高速磁化反転に要する磁界であり、これは熱擾乱の影響を殆ど受けない時間内で磁化反転するのに必要な磁界を意味する。
【０１６５】
１０分程度の時間内では熱擾乱の影響を殆ど受けない温度領域ではＨｃとＨｃ０はほぼ一致するが（０Ｋでは完全に一致する）、高温域ではＨｃはＨｃ０を大幅に下回る。熱アシスト記録で重要なのはＨｃでは無くＨｃ０なので、ＶＳＭ測定とシャロックの式を組合せてＨｃ０を求めた。
【０１６６】
その結果、室温付近のＨｃ０は５．２ｋＯｅとＨｃとほぼ一致したが、熱アシスト記録の記録温度に相当する１００℃以上の温度域ではＨｃはＨｃ０を大幅に下回った。記録に必要な媒体飽和磁界は好ましくはＨｃｏの二倍程度であるが、飽和磁界とＨｃ０はほぼ比例関係にあるので、本実施形態では記録に必要な磁界として以下Ｈｃ０を用いて説明する。ちなみに０Ｋでの異方性エネルギーＫｕ０は８×１０６ｅｒｇ／ｃｃ、０Ｋでの飽和磁化Ｍｓ０は６００ｅｍｕ／ｃｃであった。膜中のＣｏＰｔ含有比は前記したように６０ｖｏｌ％なので、正味の磁化量Ｉｓｂは１０００ｅｍｕ／ｃｃである。高温側のＨｃ０を外挿するとキューリー点は５００数１０℃と推定され、Ｈｃ０が２ｋＯｅに低下する温度は約３００℃と推定された。
【０１６７】
以上の磁気特性を有する媒体を、本発明の熱アシスト磁気ヘッドと共にスピンスタンド磁気記録再生評価機にセットし、媒体を１０ｍ／ｓでヘッドに対して移動させ、１００ｋｆｃｉの孤立波出力相当の比較的低い線密度で記録再生試験を行い、再生出力電圧を調べた。パラメータとしては、発光素子への注入電流により光出力パワーを、記録コイルへの通電電流により記録磁界強度を、各々変えた。
【０１６８】
図９及び図１０は、その評価結果を表し、図９（ａ）は光出力パワーＰｏとトラック幅１μｍ当りのＧＭＲ再生出力電圧Ｖｓとの関係を表すグラフ図、図９（ｂ）は記録コイルへの通電電流Ｉｗと再生出力電圧Ｖｓとの関係を表すグラフ図、図１０は発光素子発光面（図７の１１７）のトレーリングエッジと記録磁極（図７の１２２）のリーディングエッジ間の距離Ｄｔｈと再生出力電圧Ｖｓとの関係を表すグラフ図である。各図のデータ曲線には、パラメータとして変えたＰｏ，Ｉｗの値を示した。
【０１６９】
ここで、実用的な磁気記録装置として望ましい記録コイルへの通電電流は６０ｍＡ以下、好ましくは４０ｍＡ以下、最も好ましくは２０ｍＡ以下であり、実用的な光記録装置として望ましい光出力は１５ｍＷ以下、より好ましくは１０ｍＷ以下である。図９には示していないが、光照射しない場合は、記録コイルへの通電電流を６０ｍＡ以上にした場合でも全く出力は得られなかった。
【０１７０】
図９から分かるように、本実施形態に従って、記録磁極下部を媒体が通過する上流側で光照射による加熱を行って、媒体の記録に必要な磁界を低下させてから記録を行う形態においては、実用的な光強度と記録電流の範囲で十分に高い再生出力を得ることができる。
【０１７１】
さらに本実施形態に関わる重要なデータは、光照射による加熱と記録磁界印加のタイミングを規定するＤｔｈに関する図１０のデータである。すなわち、図１０から光スポットのｅ−２径程度内にＤｔｈを設定した場合には、最も好ましい光パワーと記録電流において十分に高い出力が得られること、パワーと通電電流を高くすれば、光スポット径の倍程度のＤｔｈであっても十分な再生出力が得られることが判る。
【０１７２】
また、Ｄｔｈ＞４Ｌの場合には、光照射パワーと通電電流をさらに大きくした場合でも再生出力の改善は殆ど見られなかった。これはＤｔｈ＞４ＬではＨｃ０の低下している領域外に記録磁界が供給されてしまっていることを意味する。トラック方向の光スポット径は、前記した通り、発光素子の活性厚の概ね二倍である。従って、媒体進行方向の上流（リーディング）側から、レーザ発光素子、記録磁極の順番に配され、発光素子の発光面のトレーリングエッジと記録磁極のリーディングエッジ間の距離をＤｔｈ、発光面のトラック方向の長さをＬとおく時、Ｄｔｈ≦４Ｌを満たす事を特徴とする熱アシスト磁気記録ヘッドが、有意な記録を行う為に必要となる。
【０１７３】
活性層厚をＬとした時に、発光素子のクラッド層厚は通常１μｍ程度であり、薄い場合でも５００ｎｍ程度以上はレーザ発振を得る為に必要である事から、媒体面から見込んだ際に、レーザ発光素子の下流（トレーリング）側に記録磁極が埋設されている構造を為すことを特徴とする熱アシスト磁気記録ヘッドが、実用上極めて有用と言える。ここで上記の実証実験結果の理解を助ける目的で、本発明の記録過程について図面を用いて説明する。
【０１７４】
図１１は、本実施形態の熱アシスト磁気記録区ヘッドを用いた記録過程を模式的に表す概念図である。図１１（ａ）は図７（ｂ）の中で記録過程に関わる部分を抽出した断面図、図１１（ｂ）は媒体面での光ビームプロファイルと媒体の温度分布を表すグラフ図、図１１（ｃ）は媒体のＨｃ０の空間分布と記録磁界の空間分布を表すグラフ図である。
【０１７５】
図１１（ａ）においては、図７（ｂ）に表したものと同等の機能を有する要素は同一の符号で示してあり、１１５は発光素子のリーディング側のクラッド層、１１７は活性層発光部、１１８は発光素子のトレーリング側のクラッド層、１２２はトレーリング側クラッド層中に埋設された記録磁極先端部、１５１は媒体記録層、１５３は媒体の光照射部、１５４は磁化転移が決定される位置、１５５は媒体に印加する記録磁束、１５６は発光素子発光部１１７から放出する光束を各々示している。
【０１７６】
媒体をヘッドに対して移動させ（図１１では紙面右側から左側へ移動；即ち右側がリーディング側、左側がトレーリング側となる）、発光素子を駆動して活性層発光部１１７から光束１５６を記録層１５１に照射する。媒体に照射される光の空間分布は図１１（ｂ）のＢ１に示される様なガウス形分布を呈する。このガウス形の光により記録層が加熱される。媒体は高速で移動しているので、記録層の温度は光プロファイルに対して、トレーリング側にピークシフトして伸びる形状、図１１（ｂ）のＢ２の形状を呈する。記録層のＨｃ０の分布は温度分布Ｂ２と図８に示したＨｃ０の温度特性で決定され、図１１（ｃ）のＣ１で示される分布を呈する。このＣ１の分布と記録磁極から発生して媒体を鎖交する磁束１５５の分布Ｃ２の交点が磁化転移が決定される位置１５４になる。
【０１７７】
図１１から判る様に、カーブＣ１の谷の深さは、照射する光パワーＰｏが高い程深く、カーブＣ２の山の高さは記録コイルへの通電電流Ｉｗが大きい程高い。また、Ｃ１，Ｃ２の交わる位置は発光面１１７のトレーリングエッジと記録磁極１２２のリーディングエッジ間の距離Ｄｔｈに依存して変化する。Ｄｔｈが４Ｌ以下の場合には、記録電流もしくは光照射パワーを高くすればＣ１，Ｃ２は交点を持つが、Ｄｔｈが４Ｌよりも大きいとＣ１とＣ２は交点を持たなくなり有意な記録ができなくなることが理解される。
【０１７８】
ここで、図１１から本発明の熱アシスト磁気記録における磁化転移点は、従来の磁気記録における磁化転移点と異なり、記録磁極先端部のトレーリングエッジ以外の点にも位置することが判る。従来の磁気記録では、媒体のＨｃ０は空間的に一様であり、Ｈｃ０よりも大きな記録磁界が印加して磁化転移を形成したいた為に、磁化転移部は必ず記録磁極先端部のトレーリングエッジに位置していたが、本発明の熱アシスト磁気記録においては、磁化の向きが記録磁界の向きに揃うのはＣ１とＣ２の二つの交点の間のみである。媒体がＣ１とＣ２の間を通過するタイミングで記録磁界の向きが逆転した場合は、その位置において磁化転移が形成される。従って磁化転移は必ずしも記録磁極のトレーリングエッジに形成されるのでは無く、リーディングエッジからトレーリングエッジ間のＣ１とＣ２間の任意の領域で形成される。
【０１７９】
また、図１１には記録素子主要部と媒体の側断面のみが描いてあるが、媒体面上の光スポットの強度分布がトラック幅方向に湾曲している時には、Ｃ１とＣ２の交わる線も湾曲する。従って本発明の熱アシスト磁気記録によって形成される磁化転移もトラック幅方向に湾曲する場合が有る。磁化転移が必ずしも記録磁極先端部のトレーリングエッジでは無くＣ１とＣ２間の任意点で形成される点、磁化転移がトラック幅方向に湾曲する場合がある（基本的に媒体の等温度線の形状に従う）点が、従来の磁気記録と本発明の熱アシスト磁気記録の相違点として挙げることができる。
【０１８０】
上記した本実施形態の基本的な実施例では信号出力の挙動を明確に調べる目的で低い記録周波数を選んだが、高い線密度で記録した時も同様であることは説明するまでもない。
【０１８１】
（第２の具体例）
次に、本実施形態の第２の具体例について説明する。前述した第１の具体例では、媒体として多粒子系を用いたが、本実施形態は連続磁性膜を媒体として用いる場合にも効果的である。本具体例においては光磁気記録媒体として用いられている、非晶質希土類・遷移金属フェリ磁性合金膜（Ｒ−Ｔ膜）を搭載する媒体を試作して前述した第１具体例と同様の評価を行った。
【０１８２】
作成した媒体は、ガラス基板上に、Ａｌ合金系ヒートシンク層、ＴｂＦｅＣｏ記録層、Ｃ保護層、潤滑層を順次積層した構成である。ヒートシンク層は記録層の熱応答特性を調整する為に設けた。
【０１８３】
図１２は、本具体例において試作した媒体の熱磁気特性を表すグラフ図であり、同図においてＨｃは保磁力、Ｍｓは再生信号に関わる飽和磁化である。
【０１８４】
光磁気膜の様な連続磁性体においては熱擾乱が無いので、ＨｃとＨｃ０は基本的に全温度領域で一致する。記録層の組成を調整して、室温（再生温度）付近でのＭｓを２００ｅｍｕ／ｃｃ程度として、十分な磁気信号が得られる様にした。また、補償点を１００℃程度、記録点は２００数１０℃、キューリー点は３００℃とした。この媒体を第１具体例の場合と同様に本実施形態の熱アシスト磁気記録ヘッドと共にスピンスタンド評価機にセットして同様の評価を行った。
【０１８５】
その結果、第１具体例の場合とほぼ同等の効果が得られ、発光面１１７のトレーリングエッジと記録磁極１２２のリーディングエッジの間の距離Ｄｔｈを、媒体面上でのトラック方向のビーム径の二倍以内即ちＤｔｈ≦４Ｌにした時に良好な再生信号を得ることができた。
【０１８６】
図１３は、図１２の媒体を用いて本発明を実施する場合の記録過程の概念を説明するための概念図である。熱アシスト磁気ヘッドの構成、光強度分布、媒体の温度分布は図１１の（ｂ）、（ｃ）と一致する。図１１と異なるのは媒体のＨｃ分布であり、１００℃付近に補償点を設定したので、図１１（ｂ）のＢ２の温度分布に対応して、図１３のＣ３に示すＨｃ分布が形成される。このＣ３の分布と記録磁極から供給される磁界分布Ｃ２の交点が磁化の向きが決定される位置である。
【０１８７】
（第３の具体例）
次に、本発明の第３の具体例として、第１具体例に関して前述した多粒子系媒体を用いた具体例について説明する。
【０１８８】
前述した第１及び第２具体例では、トラック方向には幅広い発光部をそのまま用いたが、高密度記録を実現するためには、発光部のトラック幅は狭い方が良い。そこで、発光素子の媒体面側に反射膜を設けて反射膜に微細孔を設けて記録実験を行った。
【０１８９】
図１４は、微細孔を有する熱アシスト磁気記録ヘッドの一実施例の主要部構成を表す平面図であり、ヘッド主要部を媒体面から眺めた図である。図１４においては、図７と同等の機能を有する要素には図７と同一の符号で示した。すなわち、図１４において、１１６は活性層、１１７は発光部、１１８はトレーリング側クラッド層、１２１は記録磁極膜、１２２はトレーリング側クラッド層に埋め込まれた記録磁極先端部、１５７は発光素子の出射面側にコーティングされたＡｌ合金系反射膜、１５８は反射膜に設けられた微細な光学開口である。図７に表した構造と図１４の構造の違いは、反射膜１５７と光学開口１５８の有無であり、他の部分は共通とすることができる。
【０１９０】
図１４に例示した微細な光学開口を有する熱アシスト磁気記録ヘッドは、例えば以下の様に作成することが可能である。
【０１９１】
すなわち、図７に表した素子を形成し基板壁開して、媒体対向面を露出した後、媒体対向面に絶縁膜として例えばＳｉＯ２を５ｎｍコートした後、Ａｌ合金反射膜を１０ｎｍスパッタコートする。そして、媒体対向面からＧａイオンをＦＩＢ（focused ion beam）照射して光学開口１５８を開ける。
【０１９２】
反射膜に先立ってＳｉＯ２をコートするのは、素子間の電気的な接触を防止する為である。反射膜厚は厚い方が光学開口以外の発光部から光が漏れるのを防ぐ上では好ましいが、厚いと磁気素子のスペーシングロスが大きくなって好ましくない。また、光学開口をＦＩＢ加工する際に、同時に記録磁極先端部も加工して磁極のトラック幅を狭くしても良い。ＦＩＢ加工を用いれば、通常のＰＥＰ（photo-engraving process）では作成できない、数１０ｎｍの加工も可能である。本具体例では、光学開口のトラック幅を２００ｎｍ、記録磁極のトラック幅も２００ｎｍにＦＩＢ加工で仕上げた。ここで、ＦＩＢ加工の位置決めは現行の磁気ヘッドのＡＢＳ（air bearing surface）面からのトリミングブロセスと同様に実施することができる。
【０１９３】
図１４において、光学開口１５８のトレーリングエッジと記録磁極先端部１２２のリーディングエッジ間の距離Ｄｔｈは、５０ｎｍから６００ｎｍの間で変え、光学開口のトラック方向の長さＬは５０ｎｍと１００ｎｍの二通りに加工した。ＦＩＢ加工後のヘッドはチップ切断、電極取出し、スライダー加工、サスペンション取付け、電極接続などの後工程を経て、本実施形態の第１具体例で用いたスピンスタンド形の記録再生評価機に取付けた。
【０１９４】
本具体例では、ＧＭＲ再生素子のトラック幅は第１具体例と同じ０．６μｍとし、光スポットのトラック幅と記録磁極のトラック幅のみをＦＩＢで狭くしたので、再生出力は第１具体例あるいは第２具体例に比較して低下したが、記録できたかどうかはＧＭＲ素子の再生出力で反転可能であった。
【０１９５】
図１５は、図１４のヘッドを用いて行った記録再生実験の結果を表すグラフ図である。すなわち、図１５の縦軸は再生出力を表し、横軸はＤｔｈ／Ｌの比を表す。図１５から、有意な記録を行うためには、Ｄｔｈ≦４Ｌなる条件が好ましく、さらに好ましくはＤｔｈ≦２Ｌであることが、微細光学開口を用いた場合においても明らかとなった。
【０１９６】
（第４の具体例）
次に、本実施形態の第４の具体例として、熱アシスト磁気記録装置の一実施例を説明する。
【０１９７】
図１６は、本具体例の熱アシスト磁気記録装置を例示するブロック図である。図１６において、Ｉｏは発光素子駆動入力、Ｉｓは信号入力、Ｏｓは信号出力、２０１は発光素子駆動回路系、２０２はヘッドに内蔵された発光素子、２０３はＥＣＣ（誤り訂正コード）附加回路系、２０４は変調回路系、２０５はき録補正回路系、２０６はヘッドに内蔵された記録素子部、２０７は媒体、２０８はヘッドに内蔵された再生素子部、２０９は等価回路系、２１０は復号回路系、２１１は復調回路系、２１２はＥＣＣ回路系である。
【０１９８】
従来の磁気ディスク装置に、発光素子駆動入力Ｉｏ、発光素子駆動回路系２０１、発光素子２０２が附加されたブロック構成を為す点、前記具体例に詳述したようにヘッドの構成が新規な点、前記具体例に詳述したように媒体の熱磁気特性が特別に調整されている点、が本具体例の熱アシスト磁気記録装置を特徴付けている。
【０１９９】
発光素子駆動入力はレーザ素子へのＤＣ電圧の供給で構わず、発光素子駆動回路系は特に設けずに発光素子をＤＣ駆動しても構わない。変調回路の出力に同期させてパルス的に駆動しても良く、パルス駆動の方が回路構成は複雑化するが、レーザの寿命を長期化する上では好ましい。ＥＣＣ附加回路系２０３とＥＣＣ回路系２１２は特に設けなくても構わない。変復調の方式、記録補正の方式は自由に選定することが可能である。
【０２００】
媒体への情報入力は、発光素子部２０２からの光照射と、この光照射でＨｃ０が低下している媒体位置に、記録素子部２０６から記録信号変調された記録磁界を印加することにある。記録情報が媒体面上の磁化転移列として形成される点は従来の磁気記録装置と同等である。但し媒体面上での光スポットがトラック幅方向に湾曲している場合には、磁化転移もトラック幅方向に湾曲している点が特徴となる。湾曲した磁化転移は発光素子の発光部に微細孔を設けずに本発明を実施する場合に形成され、
また、微細孔を用いる形態においても孔近傍に形成されるニアフィールド光の分布がトラック幅方向に湾曲している場合にも形成される。微細孔の形状を工夫して、光強度分布がトラック幅方向に直線形状を為す場合には、磁化転移は湾曲形状にならず直線形状を為す。磁化転移列から発生する媒体からの漏洩磁界を信号磁界として再生素子部２０８が検出する。
【０２０１】
再生素子部はＧＭＲ形型典型的であるが、通常のＡＭＲ（anisotropic magnetoresistance）型でも良く、将来的にはＴＭＲ（tunneling magnetoresistance）型を採用しても良い。
【０２０２】
上記構成を用いて熱アシスト磁気記録再生を実施した結果は、前記具体例においてスピンスタンドタイプの実験評価系で得られた結果と同等である。
【０２０３】
（第５の具体例）
次に、本実施形態の第５の具体例について説明する。
【０２０４】
前述した具体例においては、通常の積層型薄膜磁気ヘッドのリーディング側に端面発光素子を設ける場合について述べたが、本実施形態はプラナー（planer）型薄膜磁気ヘッドに面発光素子を設ける場合にも適用可能である。
【０２０５】
図１７は、本発明をプラナー型薄膜磁気ヘッドに適用した場合の一実施例の主要部構成図であり、記録素子部と面発光素子部のみを示したものである。図１７において、１５９はｎ型クラッド層、１６０は活性層、１６１はｐ型クラッド層、１６２は低屈折率部、１６３は高屈折率部、１６４は発光部、１６５は記録磁極、１６６は記録磁極先端部、１６７はコイル、１６８は熱絶縁部、１６９は対向テーパ部、１７０は保護膜、１５１は媒体の記録層、１５２は媒体の裏打ち層、Ｘは媒体進行方向、Ｌは発光部の長さ、Ｄｔｈは発光部のトレーリングエッジと記録磁極先端部のリーディングエッジ間の距離を各々示している。
【０２０６】
図１７には再生素子部は表されていないが、記録素子部のリーディング側もしくはトレーリング側にプラナー構造で配置することが可能であり、具体的には例えば媒体に面して磁束掬い上げ用のヨークが配され、ヨーク中にＧＭＲ再生素子が埋め込まれた構造を用いることができる。
【０２０７】
図１７に表した熱アシスト磁気記録ヘッドの構成をその製造工程に沿って説明すると以下の如くである。
【０２０８】
まず、基板としては、前記具体例と同様にＧａＡｓバッファ層を有するサファイア基板、比較的厚いバッファ層を成長させたアルチック基板などを用いる。図１７には基板を表していないが、同図の上面に配される。即ちｎ型クラッド層の上方に基板があり、薄膜の成長方向は図１７の上から下へ向けて行われる。
【０２０９】
図示しない基板上にｎ型接合層を成長した後、例えばｎ型ＡｌＧａＡｓ／ＡｌＡｓ多層クラッド層１５９を成長、続いてＩｎＧａＡｓ多層量子井戸型活性層１６０を成長、さらにｐ型ＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ多層クラッド層１６１を成長する。電流注入の為の電極は発光素子の側面部に設けられ、例えばＺｎ拡散層を電極として用いることが可能である。活性層からの発光は活性層の上下方向に起こり、二つのクラッド層によって活性層側へ反射、増幅されてレーザ発振する。
【０２１０】
レーザ光はｐ型クラッド層１６１の下面から記録磁極側へ放射する。発光素子部を成長後、絶縁部材の埋め込みと表面平滑化を行った後、記録素子部と収束レンズ部の形成を行う。先ず発光素子の出射部にテーパ状に低屈折率部１６２を形成し、１６２の中央部に逆テーパ状の加工を施した後に、逆テーパ部に高屈折率部１６３を埋め込み形成して、収束レンズ部を作成する。発光素子部から出射した光は低屈折率部１６２と高屈折率部１６３の界面で内側に曲げられ、効率良く発光部１６４に導かれる。低屈折率部１６２としては、ＣａＦ２，ＭｇＦ２，ＳｉＯ２など、高屈折率部１６３としては、ＺｎＳ，ＴｉＯ２，Ｓｉ３Ｎ４などが各々好適である。
【０２１１】
収束レンズ部１６２，１６３は光利用効率を向上する目的で設けられるものなので、発光部１６４のサイズが比較的大きく収束レンズ無しでも利用効率が比較的高い場合などは設ける必要は無い。収束レンズ部を媒体面から見込んだ時の形状は円形、長円形、正方形、長方形いづれでも良い。
【０２１２】
次に、高屈折率部１６３上に再度低屈折率部材をテーパ状に形成し、テーパコーンの側壁を利用して記録磁極１６５と対向テーパ部１６９を形成する。記録磁極１６５の形成にはレジストフレームメッキ法が好適である。対向部１６９は、垂直記録方式を採用する場合には非磁性体、長手記録方式を採用する場合には記録磁極と同一の磁性体で形成される。ここでは垂直記録方式を実施したので、非磁性体例えばＣｕ，Ａｌ，Ａｕなどの高反射率膜を表面に配する部材を用いた。
【０２１３】
光による昇温が顕著な場合には、Ｗ，Ｍｏ，Ｔａなどの高融点金属を配するのが好ましい。また、記録磁極のテーパ面上にも高反射率膜もしくは高融点金属膜を熱絶縁部１６８として被覆するのが良い。こうする事で光による記録磁極の昇温を防止して記録磁界が低かするのを防止することができるのと同時に、光利用効率を向上することができる。熱絶縁部は金属被覆単体でも良いが、熱伝導率の低いセラミクス部材と金属膜を積層すると記録磁極の昇温防止効果がより向上する。
【０２１４】
記録磁極１６５と対向部１６９を形成した後、磁極内にコイル孔を形成し、続いて記録電流を通電するＣｕコイル部１６７を例えばフレームメッキ形成する。続いて、記録磁極先端部１６６の微細加工をＰＥＰもしくはＦＩＢ形成する。発光部１６４もサイズによってはＦＩＢで仕上げ加工を行うのが好ましい。
【０２１５】
最後に保護膜１７０をコーティングすれば、図１７に表した熱アシスト磁気ヘッドが完成する。
【０２１６】
この様にして形成した熱アシスト磁気記録ヘッドを用いて前記具体例と同様の評価を実施した結果、Ｄｔｈ≦４Ｌの場合に有意な記録が可能なことが確認できた。また、図１７の構成においても媒体面から見た場合に、記録磁極先端部が発光素子に埋め込まれた構造を為していることは言うまでも無い。
【０２１７】
以上、第１乃至第５具体例を挙げつつ説明したように、本実施形態によれば、高密度記録再生に必要な極めて微細な粒径からなる低ノイズの多粒子媒体に対して、室温付近で十分に高い熱擾乱耐性を付与できると共に、記録磁界印加部では光照射により媒体の磁化反転に必要な磁界を低減化することにより、実用的な記録ヘッドで高速記録を実現することが可能となる。また、発光素子、記録再生素子一体化により、小型軽量の熱アシスト磁気記録ヘッドが提供できるので、高速シーク動作が可能になると共に低価格にヘッドとドライブを構成することができる。
【０２１８】
以上、具体例を参照しつつ本発明の第１乃至第３の実施の形態について説明した。しかし、本発明は、これらの具体例に限定されるものではない。
【０２１９】
例えば、熱源としての電子放出源や発光素子、あるいは磁気記録ヘッドや磁気再生ヘッドを構成する各要素の構造や材料については、前述したもの他にも当業者が公知技術の範囲から適宜選択して同様の効果を得ることができる。
【０２２０】
また、記録媒体として用いるものも、磁気的な記録が可能なものであれば良く、いわゆる「面内記録」でも「垂直記録」でも可能であり、例えば、磁気的記録層と軟磁性層とを有する「キーパードメディア」などの各種の記録媒体を用いることができる。
【０２２１】
さらに、記録媒体は、いわゆるハードディスクには限定されず、その他フレキシブルディスクや磁気カードなどの磁気的記録が可能なあらゆる媒体を用いることができる。
【０２２２】
同様に、磁気記録装置に関しても、磁気記録のみを実施するものでも良く、記録・再生を実施するものでも良い。磁気ヘッドと媒体との位置関係についても、いわゆる「浮上走行型」でも「接触走行型」でも良い。さらに、記録媒体を磁気記録装置から取り外し可能とした、いわゆる「リムーバブル」の形式の磁気記録装置であっても良い。
【０２２３】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、高密度磁気記録再生に必要な極めて微細な粒径からなる低ノイズの多粒子系媒体に対して、室温付近で十分に高い熱擾乱耐性を付与できると共に、記録磁界印加部では光ビームや電子ビーム照射により媒体の保磁力すなわち磁化反転に必要な磁界を低減化させて、実用的な記録ヘッドで高速記録を実現することが可能となる。
【０２２４】
さらに、本発明によれば、加熱源としての光ビームと記録磁界を媒体の同一面側から供給することにより、近接場光の利用を可能とし、ファーフィールド光では実現不能な数１０ｎｍの微小領域の選択的加熱を可能足らしめる。
【０２２５】
また、本発明によれば、発光素子と磁気記録素子が一体型の構造を為すことにより、構成が複雑で質量の重い光学系を除きヘッドの高速シーク動作を可能足らしめると共に、導波路やファイバーを用いて光照射する方式に比較して光利用効率を格段に高め、数１０ｍＷの半導体レーザの採用を可能足らしめる。
【０２２６】
また、本発明によれば、媒体移動方向の上流（リーディング）側から発光素子、記録磁極の順番に積層し、発光部と記録磁極の近接配置によって、十分に媒体のＨｃ０が低下しているタイミングで記録磁界を供給することが可能となる。
【０２２７】
さらに、加熱源と記録磁極との位置関係を独特の範囲に規定することにより、記録磁界による記録部の無用な磁化反転を防ぐことができる。
【０２２８】
すなわち、本発明によれば、新規な着想に基づき記録密度を従来のものから飛躍的に向上させることができる熱アシスト磁気記録装置を提供することができ産業上のメリットは多大である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態の概念を説明するための概念図であり、同図（ａ）は記録ヘッドと記録媒体の基本配置構成を示す断面図、同図（ｂ）は記録媒体の熱応答を模式的に示すグラフ図、同図（ｃ）は記録媒体の保磁力Ｈｃ０と記録ヘッドの記録磁界Ｈｗとの関係を示すグラフ図である。
【図２】本発明の第１実施形態の熱アシスト磁気記録装置の主要部の一実施例を表す断面図である。
【図３】再生信号振幅とＤ／Ｂｍｉｎの関係を表すグラフ図である。
【図４】本発明の第２実施形態に関わる熱アシスト磁気記録装置の一実施例を表し、図４（ａ）は熱アシスト磁気ヘッドを媒体面側から見た平面、図４（ｂ）は媒体を含めたトラック方向のＡ−Ａ’線断面図である。
【図５】図４に例示した磁気記録ヘッドにおいて孤立磁化反転の記録再生特性を表し、同図（ａ）は記録電流の時間依存性、同図（ｂ）はＧＭＲ素子から得られる再生電圧の時間依存性をそれぞれ表すグラフ図である。
【図６】本発明をプラナー型薄膜磁気ヘッドに適用した場合の一実施例の主要部構成図であり、記録素子部と面発光素子部のみを示したものである。
【図７】本発明の具体例に関わる熱アシスト磁気記録ヘッドの概略構成を表す図であり、同図（ａ）媒体面側からみた平面図、同図（ｂ）は媒体を含めたトラック方向のＡ−Ａ’線断面図である。
【図８】ＶＳＭで実測したＨｃと、シャロックの式を用いて推定したＨｃ０の温度依存性を表すグラフ図である。
【図９】図９（ａ）は光出力パワーＰｏとトラック幅１μｍ当りのＧＭＲ再生出力電圧Ｖｓとの関係を表すグラフ図、図９（ｂ）は記録コイルへの通電電流Ｉｗと再生出力電圧Ｖｓとの関係を表すグラフ図である。
【図１０】は発光素子発光面（図７の１１７）のトレーリングエッジと記録磁極（図７の１２２）のリーディングエッジ間の距離Ｄｔｈと再生出力電圧Ｖｓとの関係を表すグラフ図である。
【図１１】本発明の実施形態の熱アシスト磁気記録区ヘッドを用いた記録過程を模式的に表す概念図であり、図１１（ａ）は図７（ｂ）の中で記録過程に関わる部分を抽出した断面図、図１１（ｂ）は媒体面での光ビームプロファイルと媒体の温度分布を表すグラフ図、図１１（ｃ）は媒体のＨｃ０の空間分布と記録磁界の空間分布を表すグラフ図である。
【図１２】本発明の具体例において試作した媒体の熱磁気特性を表すグラフ図であり、同図においてＨｃは保磁力、Ｍｓは再生信号に関わる飽和磁化である。
【図１３】図１２の媒体を用いて本発明を実施する場合の記録過程の概念を説明するための概念図である。
【図１４】微細孔を有する熱アシスト磁気記録ヘッドの一実施例の主要部構成を表す平面図であり、ヘッド主要部を媒体面から眺めた図である。
【図１５】図１４のヘッドを用いて行った記録再生実験の結果を表すグラフ図である。
【図１６】本発明の具体例の熱アシスト磁気記録装置を例示するブロック図である。
【図１７】本発明をプラナー型薄膜磁気ヘッドに適用した場合の一実施例の主要部構成図であり、記録素子部と面発光素子部のみを示したものである。
【符号の説明】
１  磁気記録層
２  光学開口
３  隔壁
４  記録磁極
１１  媒体基板
１２  下地層
１３  磁気記録層
１４  保護層
２１  光学開口部
２２  導波路部
３１  第一の隔壁
３２  第二の隔壁
３３  第三の隔壁
４０  記録磁極全体部
４１  記録磁極
４２  リターンパス部
４３  コイル部
５１  第二のクラッド層
５２  活性層
５３  第一のクラッド層
５４  レーザ成長用基板
５５  レーザ隔壁部
Ｉｏ  発光素子駆動入力
Ｉｓ  信号入力
Ｏｓ  信号出力
２０１  電子放出源駆動回路系
２０２  電子放出素子
２０３  ＥＣＣ（誤り訂正コード）附加回路系
２０４  変調回路系
２０５  記録補正回路系
２０６  記録素子部
２０７  媒体
２０８  再生素子部
２０９  等価回路系
２１０  復号回路系
２１１  復調回路系
２１２  ＥＣＣ回路系
【図１】
0003677423.tif 000002
【図２】
0003677423.tif 000003
【図３】
0003677423.tif 000004
【図４】
0003677423.tif 000005
【図５】
0003677423.tif 000006
【図６】
0003677423.tif 000007
【図７】
0003677423.tif 000008
【図８】
0003677423.tif 000009
【図９】
0003677423.tif 000010
【図１０】
0003677423.tif 000011
【図１１】
0003677423.tif 000012
【図１２】
0003677423.tif 000013
【図１３】
0003677423.tif 000014
【図１４】
0003677423.tif 000015
【図１５】
0003677423.tif 000016
【図１６】
0003677423.tif 000017
【図１７】
0003677423.tif 000018