(57)【要約】【課題】熱アシスト磁気記録（ＴＡＭＲ）を促進させるデバイスと、その製造方法とを得る。【解決手段】レーザダイオードから導波路に至る導光系に、１つ以上のシリンドリカルレンズまたは凹面ミラー等の一体型集束素子を導入し、これを用いて、レーザダイードからの光を、導波路および近傍のプラズモンアンテナに集束させる。これにより、レーザダイオードの発散レーザ光を補償し、導光系と導波路との間の結合効率を改善する。【選択図】図２
2011141943.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
主磁極とエアベアリング面とを有する磁気記録ヘッドによる熱アシスト磁気記録を促進させる構造の製造方法であって、
基板を準備する工程と、
前記基板の上に、下部クラッド層を成膜する工程と、
前記下部クラッド層の上に、第１の導波路層を成膜する工程と、
前記第１の導波路層をパターニングすることにより、第１の端部を有する直線状の第１の部分と第２の端部を有する直線状の第２の部分とが互いに直交した状態で湾曲部分を介して互いに接続されてなる第１の導波路を、前記主磁極に近接した領域において前記第２の端部が前記エアベアリング面の位置で終端するように、形成する工程と、
前記第１の端部に対して、曲面形状となるようにパターニングをさらに行うことにより、前記第１の端部に第１のシリンドリカルレンズを形成する工程と、
前記基板を全体的に覆うように、上部クラッド層を成膜する工程と、
前記第１のシリンドリカルレンズと対向する壁部をこの第１のシリンドリカルレンズに近接した位置に有するキャビティを、前記上部クラッド層と前記基板との間のすべての層を含めて前記上部クラッド層から前記基板に至るまで延びるように形成する工程と、
前記キャビティの内部に、レーザダイオードを、その出射光が前記第１のシリンドリカルレンズにより集束されたのちに前記導波路に入射することとなるような方向に向けて配置する工程と
を含む熱アシスト磁気記録促進構造の製造方法。
【請求項２】
前記基板をＡｌＴｉＣとする
請求項１に記載の熱アシスト磁気記録促進構造の製造方法。
【請求項３】
前記上部および下部クラッド層を、それぞれ、Ａｌ2Ｏ3，ＳｉＯ2，ＳｉＯＮ，ＭｇＯ，およびＭｇＦ2からなる群から選択される材料を用いて４００ｎｍないし２０００ｎｍの厚さに成膜する
請求項１に記載の熱アシスト磁気記録促進構造の製造方法。
【請求項４】
前記導波路層を、Ｔａ2Ｏ5，ＴｉＯ2，Ｓｉ，ＳｉＯＮ，ＺｎＯ，ＢＮ，ＺｎＳ，ダイアモンド，Ｔａ，およびＡｌＮからなる群から選択される材料を用いて１００ｎｍないし８００ｎｍの厚さに成膜する
請求項１に記載の熱アシスト磁気記録促進構造の製造方法。
【請求項５】
前記曲面形状を円筒面（シリンドリカル面）形状とする
請求項１に記載の熱アシスト磁気記録促進構造の製造方法。
【請求項６】
前記第１のシリンドリカルレンズの曲率半径を１μｍないし５０μｍとすることにより、その焦点距離を０．５μｍないし２５μｍとする
請求項１に記載の熱アシスト磁気記録促進構造の製造方法。
【請求項７】
さらに、
前記導波路層をパターニングすることにより、前記壁部の一部である平坦な第１の表面と、前記壁部から前記第１のシリンドリカルレンズに向かって突出し前記第１の表面と向かい合う凸状の第２の表面とを有する第２のシリンドリカルレンズを形成する工程を含む
請求項１に記載の熱アシスト磁気記録促進構造の製造方法。
【請求項８】
前記キャビティを、一辺が１００μｍないし６００μｍ、他辺が５０μｍないし１５０μｍという寸法をもつように形成する
請求項１に記載の熱アシスト磁気記録促進構造の製造方法。
【請求項９】
前記キャビティを、一辺が２５０μｍないし３５０μｍ、他辺が８０μｍないし１２０μｍという寸法をもつように形成する
請求項１に記載の熱アシスト磁気記録促進構造の製造方法。
【請求項１０】
さらに、
前記第１の導波路層の上に第２の導波路層を成膜する工程と、
前記第１のシリンドリカルレンズの真上に底辺が位置し前記レーザダイオードから離れる方向に頂点が向く三角形パターンが形成されるように前記第２の導波路層をパターニングする工程と
を含み、
前記第２の導波路層に侵入する光子を前記第１の導波路層へと向かわせることにより、前記レーザダイオードからの発散光の効率的な三次元的集束を可能とする構造を形成する
請求項１に記載の熱アシスト磁気記録促進構造の製造方法。
【請求項１１】
主磁極とエアベアリング面とを有する磁気記録ヘッドによる熱アシスト磁気記録を促進させる構造の製造方法であって、
基板を準備する工程と、
前記基板の上に、下部クラッド層を成膜する工程と、
前記下部クラッド層の上に、導波路層を成膜する工程と、
前記導波路層をパターニングすることにより、前記エアベアリング面から所定距離だけ離れた位置まで直線的に延びる導波路を形成する工程と、
前記導波路を含めて前記基板の全体を覆うように上部クラッド層を成膜する工程と、
互いに対向する主側壁を有するトレンチと前記トレンチに対向する壁部を有するキャビティとを、それらが前記上部クラッド層から前記基板に至るまで延びる深さを有し、かつ、前記トレンチが前記キャビティの前記壁部に対して平均して４５°の角度をなす方向を向くように、形成する工程と、
反射性材料層を用いて、前記キャビティに最も近い主側壁をコーティングする工程と、
前記キャビティの内部に、レーザダイオードを、その出射光が前記反射性材料層により反射されたのちに前記導波路に入射することとなるような方向に向けて配置する工程と
を含む熱アシスト磁気記録促進構造の製造方法。
【請求項１２】
前記導波路を、前記エアベアリング面から１０μｍないし１００μｍの距離まで延びるように形成する
請求項１１に記載の熱アシスト磁気記録促進構造の製造方法。
【請求項１３】
前記反射性材料層を、金，銀，アルミニウム，および銅からなる群から選択から選択される材料を用いて形成する
請求項１１に記載の熱アシスト磁気記録促進構造の製造方法。
【請求項１４】
前記レーザダイオードからの出射光が前記エアベアリング面から最も離れた前記導波路の端部に集束することとなるように、前記トレンチを、上面視形状が曲線であるような曲面形状に形成する
請求項１１に記載の熱アシスト磁気記録促進構造の製造方法。
【請求項１５】
前記曲面形状を、球面形状および放物面形状からなる群から選択する
請求項１４に記載の熱アシスト磁気記録促進構造の製造方法。
【請求項１６】
さらに、
前記導波路の、前記エアベアリング面から最も離れた端部を、シリンドリカルレンズとして機能するようにパターニングする工程と、
前記レーザダイオードからの出射光が前記シリンドリカルレンズにより前記導波路に集束することとなるように、前記トレンチを、上面視形状が直線であるような形状に成形する工程と
を含む請求項１１に記載の熱アシスト磁気記録促進構造の製造方法。
【請求項１７】
主磁極とエアベアリング面とを有する磁気記録ヘッドによる熱アシスト磁気記録を促進させる構造であって、
基板と、
前記基板の上に設けられた下部クラッド層と、
前記下部クラッド層の上に設けられ、曲面形状を有することにより第１のシリンドリカルレンズとして機能する第１の端部を有する直線状の第１の部分と、前記主磁極に近接した領域において前記エアベアリング面の位置で終端する第２の端部を有する直線状の第２の部分とが互いに直交した状態で湾曲部分を介して互いに接続されてなる第１の導波路と、
前記基板の全体を覆う上部クラッド層と、
第１のシリンドリカルレンズと対向する壁部を前記第１のシリンドリカルレンズに近接した位置に有すると共に、前記上部クラッド層と前記基板との間のすべての層を含めて前記上部クラッド層から前記基板に至るまで延びるように形成されたキャビティと、
前記キャビティの内部に、その出射光が前記第１のシリンドリカルレンズにより集束されたのちに前記導波路に入射することとなるような方向に向けて配置されたレーザダイオードと
を備えた
熱アシスト磁気記録促進構造。
【請求項１８】
追加
前記レーザダイオードは、前記導波路の入射面に対して５°から２５°の間の角度で傾斜した出射面を有し、これにより前記レーザダイオードへの後方反射光が低減されている
請求項１７に記載の熱アシスト磁気記録促進構造。
【請求項１９】
前記基板がＡｌＴｉＣである
請求項１７に記載の熱アシスト磁気記録促進構造。
【請求項２０】
前記上部および下部クラッド層が、それぞれ、Ａｌ2Ｏ3，ＳｉＯ2，ＳｉＯＮ，ＭｇＯ，およびＭｇＦ2からなる群から選択される材料により形成されると共に４００ｎｍないし２０００ｎｍの厚さを有する
請求項１７に記載の熱アシスト磁気記録促進構造。
【請求項２１】
前記導波路層が、Ｔａ2Ｏ5，ＴｉＯ2，Ｓｉ，ＳｉＯＮ，ＺｎＯ，ＢＮ，ＺｎＳ，ダイアモンド，Ｔａ，およびＡｌＮからなる群から選択される材料により形成されると共に１００ｎｍないし８００ｎｍの厚さを有する
請求項１７に記載の熱アシスト磁気記録促進構造。
【請求項２２】
前記曲面形状が円筒面（シリンドリカル面）形状である
請求項１７に記載の熱アシスト磁気記録促進構造。
【請求項２３】
前記第１のシリンドリカルレンズが、１μｍないし５０μｍの曲率半径を有することにより０．５μｍないし２５μｍの焦点距離を有する
請求項１７に記載の熱アシスト磁気記録促進構造。
【請求項２４】
さらに、前記壁部の一部である平坦な第１の表面と、前記壁部から前記第１のシリンドリカルレンズに向かって突出し前記第１の表面と向かい合う凸状の第２の表面とを有する第２のシリンドリカルレンズ
を備えた請求項１７に記載の熱アシスト磁気記録促進構造。
【請求項２５】
前記キャビティは、一辺が１００μｍないし６００μｍ、他辺が５０μｍないし１５０μｍという寸法を有する
請求項１７に記載の熱アシスト磁気記録促進構造。
【請求項２６】
前記キャビティは、一辺が２５０μｍないし３５０μｍ、他辺が８０μｍないし１２０μｍという寸法を有する
請求項１７に記載の熱アシスト磁気記録促進構造。
【請求項２７】
さらに、
前記第１の導波路層の上に、前記第１のシリンドリカルレンズの真上に底辺が位置し前記レーザダイオードから離れる方向に頂点が向く三角形状の第２の導波路層を備え、
前記第２の導波路層に侵入する光子が前記第１の導波路層へと導かれることにより、前記レーザダイオードからの発散光の三次元的集束が効率的に行われる
請求項１７に記載の熱アシスト磁気記録促進構造。
【請求項２８】
主磁極とエアベアリング面とを有する磁気記録ヘッドによる熱アシスト磁気記録を促進させる構造であって、
前記エアベアリング面と同一平面上に位置する縁部を有する基板と、
前記基板の上に設けられた下部クラッド層と、
前記下部クラッド層の上に設けられ、前記前記エアベアリング面から所定距離だけ離れて上方に延びる直線状の導波路と、
前記導波路を含めて前記基板の全体を覆う上部クラッド層と、
互いに対向する主側壁を有し、前記上部クラッド層から前記基板に至るまで延びる深さを有するトレンチと、
前記トレンチに対向する壁部を有し、前記上部クラッド層から前記基板に至るまで延びる深さを有するキャビティと、
前記トレンチの前記キャビティに最も近い主側壁に設けられた反射コーティングと、
前記キャビティの内部に設けられたレーザダイオードと、
を備え、
前記トレンチは、前記対向する主側壁が前記キャビティの前記壁部に対して平均して４５°の角度をなすような方向に向けられ、
前記レーザダイオードは、その出射光が前記反射コーティングにより反射されたのちに前記導波路に入射することとなるような方向に向けて配置されている
熱アシスト磁気記録促進構造。
【請求項２９】
前記導波路が、前記エアベアリング面から１０μｍないし１００μｍの距離まで延びている
請求項２８に記載の熱アシスト磁気記録促進構造。
【請求項３０】
前記反射コーティングが、金，銀，アルミニウム，および銅からなる群から選択される材料を用いて形成されている
請求項２８に記載の熱アシスト磁気記録促進構造。
【請求項３１】
前記トレンチは、前記レーザダイオードからの出射光が前記エアベアリング面から最も離れた前記導波路の端部に集束することとなるように、上面視形状が曲線であるような曲面形状に形成されている
請求項２８に記載の熱アシスト磁気記録促進構造。
【請求項３２】
前記曲面形状は、球面形状および放物面形状からなる群から選択されたものである
請求項３１に記載の熱アシスト磁気記録促進構造。
【請求項３３】
前記トレンチは、上面視形状が直線状である側壁を有し、
前記導波路の、前記エアベアリング面から最も離れた端部が、シリンドリカルレンズとして機能するように成形され、これにより、前記レーザダイオードからの出射光が前記導波路に集束される
請求項２８に記載の熱アシスト磁気記録促進構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、極めて高い記録密度を得ることを可能とする熱アシスト磁気記録（ＴＡＭＲ：Thermally Assisted Magnetic Recording）に係わり、特に、熱アシスト磁気記録用導光系に用いられる一体型集光素子を備えた熱アシスト磁気記録促進構造およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
熱アシスト磁気記録（以下、適宜ＴＡＭＲと記す。）は、１テラビットないし１０テラビット／平方インチのデータ密度の磁気記録を促進させるものとして期待されている。このＴＡＭＲ技術は、光パワーを、磁気記録媒体において高度に局地的な熱へと変換することにより、媒体粒子の磁化方向を反転させるために必要な磁界を一時的に減少させるものである。温度勾配が急峻となることから、それ単体で、または既存の高い磁界勾配と組み合わせることにより、現在の技術水準の磁気記録技術と比較してさらにデータ記録密度を高めることが可能となる。
【０００３】
ＴＡＭＲヘッドは、磁気記録用の一般的な構成要素に加え、導波路（ＷＧ：Wave-Guide）と、プラズモンアンテナ（ＰＡ：Plasmon Antenna）、またはプラズモンジェネレータ（ＰＧ：Plasmon Generator）とを備えている。導波路は、外部より生じたレーザ光を、プラズモンアンテナまたはプラズモンジェネレータに導くための中間経路として機能する。プラズモンアンテナまたはプラズモンジェネレータでは、導波路の光学モードが、プラズモンアンテナの局在プラズモンモードと結合し、または、プラズモンジェネレータの伝播プラズモンモードと結合する。光エネルギーは、プラズモンアンテナにおける局在プラズモン励起を介して、または導波路に沿ったエネルギー伝送を介してプラズモンエネルギーへと変換されたのちには、レーザダイオード（ＬＤ：Laser Diode）から射出された際の周波数よりも格段に高い周波数を有している。その結果、熱アシスト磁気記録を行うために加熱が必要とされる記録媒体位置にプラズモンエネルギーが集中することにより、回折限界が克服される。
【０００４】
従来技術を定型的に調査したところ、以下の文献を発見した。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００８／０１９２３７６号明細書
【特許文献２】米国特許出願公開第２００８／０１９８４９６号明細書
【特許文献３】米国特許第７，３６５，９４１号明細書
【特許文献４】米国特許第６，８７３，５７６号明細書
【特許文献５】米国特許出願公開第２００８／０３１６８７２号明細書
【特許文献６】米国特許出願公開第２００８／０１２３２１９号明細書
【特許文献７】米国特許出願公開第２００８／０１１７７２７号明細書
【特許文献８】米国特許出願公開第２００６／０２５６６９４号明細書
【特許文献９】米国特許出願公開第２００６／０２３３０６１号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１および特許文献２は、熱アシスト磁気記録を実現するための、図１に示すようなヘッド構造について記載している。図１の（ａ）は、従来のヘッド構造の断面図であり、同図（ｂ）は、これをエアベアリング面（ＡＢＳ：Air Bearing Surface）側から見た図である。この図の（ａ）および（ｂ）に示すように、このヘッド構造は、再生ヘッド１と、プラズモンアンテナ（すなわち、プラズモンジェネレータ）２と、導波路３と、垂直記録磁極４と、スライダの上部に設けられたレーザダイオード５と、磁界コイル６とを備えている。レーザ光は、レーザダイオード５から出射したのち、導波路３の内部へとそのまま結合される。プラズモンジェネレータ２は、エッジプラズモン（ＥＰ：Edge Plasmon）を誘起するために用いられる。このプラズモンジェネレータ２は、光回折効果による影響をもはや受けないため、鋭い先端の末端部にまでエネルギーを閉じ込めることができる。
【０００７】
しかしながら、これらの従来の構造には重大な不都合がある。例えば、レーザダイオードをスライダ上に設けるようにしていることから、特別に設計されたサスペンションやボンディングパッドが必要となる。また、レーザダイオードからのレーザ光を導波路にそのまま結合させるために、集束用の補助的な部材を介在させずに端部と端部とを当接させるエンドファイア（End Fire）結合法が一般的に用いられている。この方法は、レーザダイオードから出射されたレーザ光の発散性に起因して低効率である。さらに、レーザダイオードと導波路とを精密に位置合わせをする必要があり、このことは、組立やパッケージングがコスト高になってしまうことを意味している。
【０００８】
Poon等による特許文献３は、レーザ光案内ミラーと、レーザ光集束レンズとを備えた光学ヘッドを開示している。Van Kesteranによる特許文献４は、光学レンズを用いてレーザ光を、ミラーを介してディスク上に集束させることが好ましいことを教示している。Shimizu等による特許文献５は、導波路と共役関係にあるレンズとミラーとを示している。
【０００９】
Gomez等による特許文献６は、平行ビームを出射させるためのレンズを開示している。Matsumotoによる特許文献７は、導波路から出射する光を集束させるためのコリメータレンズを示している。Chu等による特許文献８は、集束レンズと、可動ミラーと、導波路とを示している。Rausch等による特許文献９は、レンズと、導波路と、曲面ミラーまたは直線ミラーとを開示している。
【００１０】
本発明の目的は、プラズモン放射による、記録媒体の極めて局地的な加熱を可能とする熱アシスト磁気記録促進構造およびその製造方法を提供することにある。
【００１１】
本発明の他の目的は、レーザダイオードをスライダに設けるための特別に設計されたサスペンションおよびボンディングパッドを必要としない熱アシスト磁気記録促進構造およびその製造方法を提供することにある。
【００１２】
本発明のさらに他の目的は、レーザダイオードからの光をプラズモンアンテナに効率的に結合させることを可能とする熱アシスト磁気記録促進構造およびその製造方法を提供することにある。
【００１３】
本発明のさらに他の目的は、レーザダイオードから出射した光が何らかの構造壁で反射して再びレーザダイオードに戻ってしまうという光の後方反射を解消することを可能とする熱アシスト磁気記録促進構造およびその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記目的は、レーザダイオードからの光を近傍の導波路に集束させるシリンドリカルレンズを、１つ以上形成することにより達成される。この光は、導波路においてプラズモンへと変換される。このプラズモンは、熱アシスト磁気記録が生じるべき位置へと導かれる。レーザダイオードがスライダ構造体に完全に一体化されていることから、スライダの高さがほとんど増加せず、ハードディスクドライブのディスク間距離を増加させる必要がない。
【００１５】
より具体的には、上記目的は以下のようにして達成される。
【００１６】
本発明における第１の熱アシスト磁気記録促進構造の製造方法は、主磁極とエアベアリング面とを有する磁気記録ヘッドによる熱アシスト磁気記録を促進させる構造の製造方法であって、基板を準備する工程と、基板の上に、下部クラッド層を成膜する工程と、下部クラッド層の上に、第１の導波路層を成膜する工程と、第１の導波路層をパターニングすることにより、第１の端部を有する直線状の第１の部分と第２の端部を有する直線状の第２の部分とが互いに直交した状態で湾曲部分を介して互いに接続されてなる第１の導波路を、主磁極に近接した領域において第２の端部がエアベアリング面の位置で終端するように、形成する工程と、第１の端部に対して、曲面形状となるようにパターニングをさらに行うことにより、第１の端部に第１のシリンドリカルレンズを形成する工程と、基板を全体的に覆うように、上部クラッド層を成膜する工程と、第１のシリンドリカルレンズと対向する壁部をこの第１のシリンドリカルレンズに近接した位置に有するキャビティを、上部クラッド層と基板との間のすべての層を含めて上部クラッド層から基板に至るまで延びるように形成する工程と、キャビティの内部に、レーザダイオードを、その出射光が第１のシリンドリカルレンズにより集束されたのちに導波路に入射することとなるような方向に向けて配置する工程とを含むものである。
【００１７】
本発明における第１の熱アシスト磁気記録促進構造は、主磁極とエアベアリング面とを有する磁気記録ヘッドによる熱アシスト磁気記録を促進させる構造であって、  基板と、基板の上に設けられた下部クラッド層と、下部クラッド層の上に設けられ、曲面形状を有することにより第１のシリンドリカルレンズとして機能する第１の端部を有する直線状の第１の部分と、主磁極に近接した領域においてエアベアリング面の位置で終端する第２の端部を有する直線状の第２の部分とが互いに直交した状態で湾曲部分を介して互いに接続されてなる第１の導波路と、基板の全体を覆う上部クラッド層と、第１のシリンドリカルレンズと対向する壁部を第１のシリンドリカルレンズに近接した位置に有すると共に、上部クラッド層と基板との間のすべての層を含めて上部クラッド層から基板に至るまで延びるように形成されたキャビティと、キャビティの内部に、その出射光が第１のシリンドリカルレンズにより集束されたのちに導波路に入射することとなるような方向に向けて配置されたレーザダイオードとを備えたものである。
【００１８】
本発明における第１の熱アシスト磁気記録促進構造の製造方法および第１の熱アシスト磁気記録促進構造では、基板をＡｌＴｉＣで構成し、上部クラッド層および下部クラッド層を、Ａｌ2Ｏ3，ＳｉＯ2，ＳｉＯＮ，ＭｇＯ，およびＭｇＦ2からなる群から選択される材料を用いて４００ｎｍないし２０００ｎｍの厚さにそれぞれ成膜し、導波路層を、Ｔａ2Ｏ5，ＴｉＯ2，Ｓｉ，ＳｉＯＮ，ＺｎＯ，ＢＮ，ＺｎＳ，ダイアモンド，Ｔａ，およびＡｌＮからなる群から選択される材料を用いて１００ｎｍないし８００ｎｍの厚さに成膜することが好ましい。
第１のシリンドリカルレンズは、その曲率半径を１μｍないし５０μｍとすることにより、焦点距離を０．５μｍないし２５μｍとすることが好ましい。
キャビティの寸法は、一辺が１００μｍないし６００μｍ（より好ましくは２５０μｍないし３５０μｍ）、他辺が５０μｍないし１５０μｍ（より好ましくは８０μｍないし１２０μｍ）程度が好ましい。
また、第１のシリンドリカルレンズに加えてさらに、上記キャビティの壁部の一部である平坦な第１の表面と、この壁部から第１のシリンドリカルレンズに向かって突出し第１の表面と向かい合う凸状の第２の表面とを有する第２のシリンドリカルレンズを備えるようにしてもよい。
さらに、第１の導波路層の上に、第１のシリンドリカルレンズの真上に底辺が位置しレーザダイオードから離れる方向に頂点が向く三角形状の第２の導波路層を備えることが好ましい。この場合には、第２の導波路層に侵入する光子が第１の導波路層へと導かれ、その結果、レーザダイオードからの発散光の三次元的集束が効率的に行われる。
【００１９】
本発明における第２の熱アシスト磁気記録促進構造の製造方法は、主磁極とエアベアリング面とを有する磁気記録ヘッドによる熱アシスト磁気記録を促進させる構造の製造方法であって、基板を準備する工程と、基板の上に下部クラッド層を成膜する工程と、下部クラッド層の上に導波路層を成膜する工程と、導波路層をパターニングすることにより、エアベアリング面から所定距離だけ離れた位置まで直線的に延びる導波路を形成する工程と、導波路を含めて基板の全体を覆うように上部クラッド層を成膜する工程と、互いに対向する主側壁を有するトレンチとトレンチに対向する壁部を有するキャビティとを、それらが上部クラッド層から基板に至るまで延びる深さを有し、かつ、トレンチがキャビティの壁部に対して平均して４５°の角度をなす方向を向くように、形成する工程と、反射性材料層を用いて、キャビティに最も近い主側壁をコーティングする工程と、キャビティの内部に、レーザダイオードを、その出射光が反射性材料層により反射されたのちに導波路に入射することとなるような方向に向けて配置する工程とを含むものである。
【００２０】
本発明における第２の熱アシスト磁気記録促進構造は、主磁極とエアベアリング面とを有する磁気記録ヘッドによる熱アシスト磁気記録を促進させる構造であって、エアベアリング面と同一平面上に位置する縁部を有する基板と、基板の上に設けられた下部クラッド層と、下部クラッド層の上に設けられ、エアベアリング面から所定距離だけ離れて上方に延びる直線状の導波路と、導波路を含めて基板の全体を覆う上部クラッド層と、互いに対向する主側壁を有し、上部クラッド層から基板に至るまで延びる深さを有するトレンチと、トレンチに対向する壁部を有し、上部クラッド層から基板に至るまで延びる深さを有するキャビティと、トレンチのキャビティに最も近い主側壁に設けられた反射コーティングと、キャビティの内部に設けられたレーザダイオードとを備えたものである。上記のトレンチは、対向する主側壁がキャビティの壁部に対して平均して４５°の角度をなすような方向に向けられ、レーザダイオードは、その出射光が反射コーティングにより反射されたのちに導波路に入射することとなるような方向に向けて配置されている。
【００２１】
本発明における第２の熱アシスト磁気記録促進構造の製造方法および第２の熱アシスト磁気記録促進構造では、導波路の入射面に対して５°から２５°の間の角度で傾斜した出射面を有するようにレーザダイオードを構成配置することが好ましい。これによりレーザダイオードへの後方反射光が低減される。
導波路は、エアベアリング面から１０μｍないし１００μｍの距離まで延びるように形成することが好ましい。上記反射性材料層は、金，銀，アルミニウム，および銅からなる群から選択から選択される材料を用いて形成可能である。
上記トレンチは、レーザダイオードからの出射光がエアベアリング面から最も離れた導波路の端部に集束することとなるように、上面視形状が曲線であるような曲面形状に形成することが好ましい。この曲面形状は、例えば、球面形状または放物面形状とすることが可能である。あるいは、上記のトレンチを、上面視形状が直線であるような形状に成形すると共に、導波路の、エアベアリング面から最も離れた端部にシリンドリカルレンズを形成するようにしてもよい。この場合には、シリンドリカルレンズの作用により、レーザダイオードからの出射光を導波路に集束させることができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、プラズモン放射による、記録媒体の極めて局地的な加熱を可能とする熱アシスト磁気記録促進構造において、レーザダイオードから導波路に至る導光系に一体型集束素子（集光レンズや凹面ミラー）を導入するようにしたので、レーザダイオードの発散レーザ光を補償し、これにより導光系と導波路との間の結合効率を改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】（ａ）および（ｂ）は、従来のデバイスを示す図である。
【図２】（ａ）〜（ｄ）は、シリンドリカルレンズを用いてレーザダイオードからの光を導波路に集束させる第１の実施の形態を示す図である。
【図３】（ａ）および（ｂ）は、凹面ミラーを用いて集束を行う第２の実施の形態を示す図である。
【図４】（ａ）および（ｂ）は、平面ミラーとシリンドリカルレンズとの組み合わせにより集束を行う第２の実施の形態を示す図である。
【図５】第１の実施の形態の製造方法に用いられる一連の工程を示し、（ａ）は、平面図、（ｂ）は断面図である。
【図６】第１の実施の形態の製造方法に用いられる一連の工程を示し、（ａ）は、平面図、（ｂ）は断面図である。
【図７】第１の実施の形態の製造方法に用いられる一連の工程を示し、（ａ）は、平面図、（ｂ）は断面図である。
【図８】第１の実施の形態の製造方法に用いられる一連の工程を示し、（ａ）は、平面図、（ｂ）は断面図、（ｃ）は、レーザダイオードのキャビティにおける壁部のレンズとしての使用方法を示す図である。
【図９】第２および第３の実施の形態の製造方法における共通の開始点を示し、（ａ）は、平面図であり、（ｂ）は断面図である。
【図１０】第２の実施の形態の製造方法における、図９に続く工程を示し、（ａ）は、平面図であり、（ｂ）は断面図である。
【図１１】第２の実施の形態の製造方法における、図１０に続く工程を示し、（ａ）は、平面図であり、（ｂ）は断面図である。
【図１２】第３の実施の形態の製造方法における、図９に続く工程を示し、（ａ）は、平面図であり、（ｂ）は断面図である。
【図１３】第３の実施の形態の製造方法における、図１２に続く工程を示し、（ａ）は、平面図であり、（ｂ）は断面図である。
【図１４】（ａ）および（ｂ）は、２つのレンズを用いて集束を行う第４の実施の形態を示す図である。
【図１５】（ａ）および（ｂ）は、シリンドリカルレンズとテーパ状の誘電体構造との組み合わせにより三次元の集束を行う第５の実施の形態を示す図である。
【図１６】（ａ）および（ｂ）は、レーザダイオード光源への光の後方反射を防止するための２つの方法を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照して詳細に説明する。以下に説明する各実施の形態は、それぞれ、レーザ光を導波路に結合させるための異なる方法を提供するものであるが、それらに共通する主要な特徴は、熱アシスト磁気記録ヘッドにおいて、レーザダイオードから導波路に至る導光系に一体型集束素子を導入することにより、レーザダイオードの発散レーザ光を補償し、これにより導光系と導波路との間の結合効率を改善することにある。
【００２５】
図２は、本発明の第１の実施の形態に係るＴＡＭＲヘッドの要部構造を表すものである。図２において、（ａ）は上面視した状態を模式的に示し、（ｂ）は、（ａ）の２ｂ−２ｂ線に沿った断面構造を示す。（ｄ）は、（ａ）の２ｄ−２ｄ線に沿った断面構造を示し、（ｃ）は、（ａ）をエアベアリング面から見た図である。
【００２６】
このＴＡＭＲヘッドは、テーパ部２５（第１の部分）と湾曲部２４（湾曲部分）と直線部２１（第２の部分）とを含む導波路３（第１の導波路）と、テーパ部２５の一端（第１の端部）に形成された一体型集束レンズ２３と、スライダのキャビティの内部に設けられたエッジ放射レーザダイオード２２とを有する導光系を備えている。直線部２１は、湾曲部２４との接続部からＡＢＳまで延びており、主磁極に近接した領域（例えば、主磁極から５００ｎｍ以内の領域）のＡＢＳにおいて終端している（第２の端部）。
【００２７】
一体型集束レンズ２３は、導波路３のテーパ部２５とともに、エッジ放射レーザダイオード２２の結合効率および取り付け公差を改善するように機能する。一体型集束レンズ２３とテーパ部２５とは、いずれも、エッジ放射レーザダイオード２２の波面と位相整合するように構成されている。一体型集束レンズ２３およびテーパ部２５は、製造工程がまだウェハレベル段階にあるときに、導波路の形成と同時に容易に形成される。一体型集束レンズ２３は、選択された構成に応じて、レーザ光を集束し、またはコリメートするようになっている。
【００２８】
図３は第２の実施の形態に係る熱アシスト磁気記録促進構造の要部を表すものであり、発散レーザ光を集束させ、またはコリメートするための方法を示している。図３の（ａ）は上面視した状態を模式的に示し、（ｂ）は、（ａ）の３ｂ−３ｂ線に沿った断面構造を示す。本実施の形態では、湾曲した曲面ミラー３１がレーザ光路に挿入されている。この曲面ミラー３１は、レーザ光を導波路の入射部に最も良好に導いて集束させるように、例えば、球面形状または放物面形状を有している。この手法を用いた場合、図２（ａ）に示したような、レーザ光の方向を変化させるための湾曲した導波路を設ける必要がなくなる。後述するように、曲面ミラー３１は、ウェハプロセスの一部として、スライダの内部に容易に形成することができる。その他の構成は第１の実施の形態と同様である。
【００２９】
図４は第３の実施の形態に係る熱アシスト磁気記録促進構造の要部を表すものであり、平面ミラー４１をレンズ４３と組み合わせて用いるケースを示している。図４の（ａ）は上面視した状態を模式的に示し、（ｂ）は、（ａ）の４ｂ−４ｂ線に沿った断面構造を示す。本実施の形態では、平面ミラー４１がレーザ光の方向を変化させるように機能する。レンズ４３は、レーザ光を最も効率良く導波路２に結合させるべく、このレーザ光を集束し、またはコリメートするようになっている。その他の構成は第２の実施の形態と同様である。
【００３０】
以上のような３つの実施の形態では、いずれも、スライダのキャビティの入射部からエッジ放射レーザダイオード２２へと後方反射するレーザ光による影響を低減することが必要となる場合がある。このような後方反射レーザ光がエッジ放射レーザダイオード２２へと戻ってくると、エッジ放射レーザダイオード２２の安定性に悪影響を及ぼし、レーザ光の出力を変動させてしまう可能性があるが、その解決方法の詳細については後述する。
【００３１】
次に、各実施の形態の製造方法について説明する。なお、以下参照する図５〜図１４において、（ａ）は上面図であり、（ｂ）は断面図である。はじめに、図５を参照して第１の実施の形態の製造方法を説明する。
【００３２】
まず、ＡｌＴｉＣよりなる基板５３の上に、４００ｎｍないし２０００ｎｍの厚さを有する下部クラッド層５２（例えば、Ａｌ2Ｏ3）を成膜する。ＡｌＴｉＣを基板５３として選択した理由は、その機械的特性にある。ただし、下部クラッド層５２には、例えば、ＳｉＯ2，ＳｉＯＮ，ＭｇＯ，およびＭｇＦ2などの材料を用いてもよい。
つぎに、下部クラッド層５２の上に、１００ｎｍないし８００ｎｍの厚さを有するコア導波路層５１（例えば、Ｔａ2Ｏ5）を成膜する。Ｔａ2Ｏ5を選択した理由は、その比較的高い誘電率にある。ただし、ＴｉＯ2，Ｓｉ，ＳｉＯＮ，ＺｎＯ，ＢＮ，ＺｎＳ，ダイアモンド，Ｔａ，およびＡｌＮなどの類似の材料も、本発明の基本的な動作原理に対して悪影響を及ぼさずに用いることができる。
【００３３】
つぎに、図６（ａ）および（ｂ）に示すように、一般的なフォトリソグラフィ法を用いてコア導波路層５１をパターニングすることにより、直線部２１、湾曲導波路６２（湾曲部２４）およびテーパ部２５からなる導波路３（第１の導波路）を形成すると共に、その前端部（第１の端部）にシリンドリカルレンズ６１を一体形成する。湾曲導波路６２は、導波路３においてレーザ光が進む方向を、このレーザ光が導波路３の後端部（第２の端部）に達する前に、約９０度の角度だけ変化させるように機能する。シリンドリカルレンズ６１は、１μｍないし５０μｍの曲率半径を有し、これにより、その焦点距離は０．５μｍないし２５μｍとなっている。但し、シリンドリカルレンズ６１の曲率半径を２μｍないし７５μｍ、焦点距離を１μｍないし３５μｍ程度にしてもよい。
【００３４】
つぎに、図７（ａ）および（ｂ）に示すように、上部クラッド層７１（例えば、Ａｌ2Ｏ3、ただしこれには限定されず、ＳｉＯ2，ＳｉＯＮ，ＭｇＯ，およびＭｇＦ2等でもよい。）を成膜したのち、図８に示したように、ＡｌＴｉＣよりなる基板５３の層に至るまでエッチングを行うことにより、キャビティ８１を形成する。そして、このキャビティ８１内部に、出射端面をシリンドリカルレンズ６１の方向に向けて、エッジ放射レーザダイオード２２を配置する。以上により、第１の実施の形態の製造工程の要部が完了する。
【００３５】
図８（ａ）に示したように、キャビティ８１は、シリンドリカルレンズ６１に近接した位置から延びている。具体的には、例えば、シリンドリカルレンズ６１の表面から１０μｍ以内の位置にキャビティ８１の壁部が位置するように設計するのが好ましい。このキャビティ８１は、例えば、長さが１００μｍないし６００μｍ（より好ましくは２５０μｍないし３５０μｍ）、幅が５０μｍないし１５０μｍ（より好ましくは８０μｍないし１２０μｍ）、深さが１０μｍないし５０μｍ程度に形成される。
【００３６】
なお、図８（ｃ）に示すように、シリンドリカルレンズ６１の湾曲表面をキャビティ８１の内部に露出させ、この湾曲表面がキャビティ８１の（シリンドリカルレンズ６１に対向する）表面の一部をなすようにすることもできる。
【００３７】
上記第２の実施の形態の場合、図９（ａ）および（ｂ）に示すように、導波路３１に続く経路には湾曲部材が挿入されておらず、その端部にもレンズは設けられていない。導波路３１は、例えばＡＢＳから１０μｍ〜１００μｍの距離の位置まで延びるように形成される。この実施の形態では、図１０（ａ）および（ｂ）に示すように、リフトオフマスクを用いて、基板５３の層に至るまでエッチングを行う（または、そこから数μｍ程度深いところまでオーバーエッチングを行う）ことにより、トレンチ１０１を形成する。リフトオフマスクは、現時点ではその場に残存される。
【００３８】
トレンチ１０１は、上面視（図１０（ａ））ではＣ字状の形状を有し、キャビティ８１の壁部に対して平均して４５°の角度をなすような方向に向けて形成する。そして、反射性材料を用いてトレンチ１０１の側壁をコーティングすることにより、図３（ａ）に当初示したように、トレンチ１０１の側壁を、エッジ放射レーザダイオード２２からの発散光を導波路２へと集束させるための球面形状または放物面形状の凹面ミラーとして機能させることができる。
【００３９】
この後、図１１に示したように、基板５３の層に至るまでエッチングを行うことにより、キャビティ８１を形成する。
【００４０】
第３の実施の形態の製造方法は、上記第２の実施の形態と同様に開始される（図９）。したがって、導波経路には湾曲部材は設けられていない。ただし、この実施の形態では、図１２（ａ）に示すように、導波路のテーパ部２５の端部にレンズ１２２（４３）が一体に形成される。また、図１２（ａ）に示すように、リフトオフマスクを用いて、基板５３の層に至るまでエッチングを行うことにより、トレンチ１２１が形成されている。リフトオフマスクは、現時点ではその場に残存される。このトレンチ１２１は、上面視（図１２（ａ））では矩形状となっている。このトレンチ１２１を、キャビティ８１の壁部に対して４５°の角度をなすような方向に向けて形成する。そして、反射性材料を用いてトレンチ１２１の側壁をコーティングすることにより、図４（ａ）に当初示したように、トレンチ１２１の側壁を、エッジ放射レーザダイオード２２からの発散光をレンズ１２２を介して導波路のテーパ部２５へと導くための平面ミラーとして機能させることができる。
【００４１】
この後、図１３に示したように、基板５３の層に至るまでエッチングを行うことにより、キャビティ８１を形成する。
【００４２】
第２および第３の実施の形態では、凹面ミラーおよび平面ミラーを以下のようにして形成する。図１１および図１３において、金（Ａｕ），アルミニウム（Ａｌ），銀（Ａｇ），および銅（Ｃｕ）などの適切な反射性材料、またはこれらの材料の任意の合金を用いて、トレンチ１０１または１２１の、エッジ放射レーザダイオード２２に最も近い内壁面をコーティングする。この工程は、成膜時において、コーティング対象面および蒸発源の少なくとも一方を傾斜させて両者を互いに傾斜させることにより、容易に行うことができる。あるいは、例えば、約１０-4［Ｔｏｒｒ］（≒１３３×１０-4［Ｐａ］）を上回る圧力下でのスパッタ成膜プロセスにより、トレンチ１０１または１２１のすべての壁部をコーティングするようにしてもよい。トレンチ１０１または１２１の内部を少なくとも１００ｎｍの厚さで覆ったのち、成膜工程を終了させ、フォトレジストを通常の方法を用いてリフトオフする。
【００４３】
上述したように、スライダのキャビティ８１の壁部においてエッジ放射レーザダイオード２２へと後方反射する光は、エッジ放射レーザダイオード２２の安定性に悪影響を及ぼし、レーザ光の出力を変動させてしまう可能性がある点で、問題を生じる場合があるが、この問題は次の２つの方法により解決可能である。
【００４４】
（ｉ）図１６（ａ）に示すように、エッジ放射レーザダイオード２２を、キャビティ８１の壁部に対して角度α（５°ないし２５°程度）だけ傾けて配置する。
（ｉｉ）スライダのキャビティ８１の、エッジ放射レーザダイオード２２の出射端部に対向する壁部を、角度α（５°ないし２５°程度）だけ傾ける。
【００４５】
図１４は、第４の実施の形態に係る熱アシスト磁気記録促進構造の要部を表すものである。本実施の形態の基本的な構成は上記第１の実施の形態と同様であるが、導波路の末端部に位置するレンズ１４１が第１の実施の形態の一体型集束レンズ２３よりも緩やかな曲線を描いている点、および第２のレンズ１４２を備えている点で異なっている。レンズ１４１は、例えば、２μｍないし７５μｍの曲率半径を有し、これにより、その焦点距離は１μｍないし３５μｍとなっている。
【００４６】
本実施の形態では、図１４（ａ）および（ｂ）に示すように、レンズ１４１と、光路に挿入した第２のレンズ１４２とが協働して、エッジ放射レーザダイオード２２からの光を導波路に集束させるようにしている。第２のレンズ１４２は、例えば、２μｍないし７５μｍの曲率半径を有し、これにより、その焦点距離は１μｍないし３５μｍとなっている。
【００４７】
第２のレンズ１４２は、スライダのキャビティ８１の内壁に当接するように設けられている。この構成を用いた場合、以下の利点がある。
（ｉ）光学的配置に優れ、公差が改善されるとともに、柔軟性が高い。
（ｉｉ）第２のレンズ１４２の平面側をエッジ放射レーザダイオード２２の発散レーザ光に対向させるとともに、レンズの曲率を緩やかにすることにより、導光系における球面収差の量を減少させることができる。
【００４８】
図１４は、第５の実施の形態に係る熱アシスト磁気記録促進構造の要部を表すものである。本実施の形態の基本的な構成は、上記第１の実施の形態と同様であるが、第１の誘電体層１５１の上に、第２の誘電体層１５２（例えば、Ｔａ2Ｏ5または類似の誘電材料）を成膜したのち、第２の誘電体層１５２を図１５（ａ）に示すような三角形状にパターニングする点で異なっている。
【００４９】
第２の誘電体層１５２は導波路の厚さを増加させるように機能し、その結果、エッジ放射レーザダイオード２２の垂直方向におけるモードに対する整合性が改善する。第２の誘電体層１５２が有する三角形状には、この第２の誘電体層１５２からの光を下方の第１の誘電体層１５１に導くという働きがある。
【００５０】
三角形の第２の誘電体層１５２を、その三角形の頂点がエッジ放射レーザダイオード２２の光源から離れる方向を向くように配置する。これにより、第２の誘電体層１５２に入り込んだ光子は、この三角形状の頂点に達するにつれて集中する。これにより、この光子が下方に移動し、第２の誘電体層１５２との界面を介して第１の誘電体層１５１に入り込む。このようにして、光の一部が下方に導かれることにより、従来の光学三次元集束における態様と同様の態様で振る舞う。
【００５１】
［差異と利点］
本発明の上記実施の形態と従来技術との主要な差異として、例えば、以下の事項が挙げられる。
１．レーザダイオードを設けた場合であっても、スライダの底面積に大幅な変更が生じない。
２．改善された集束手段が導光系と一体化される。
【００５２】
以上説明した提案の利点として、例えば、以下の事項が挙げられる。
１．外部部品の部品点数が減少する。
２．スライダの高さが変わらない上、ハードディスクドライブのディスク間距離を損なわずに、簡易なサスペンションを用いることができる。
３．レーザダイオードを、ウェハレベル、バーレベル、またはスライダレベルの時点で取り付けることができるため、低コストによる大量生産が促進され、これにより試作品製造の利便性に寄与し、または製造スループットが向上する。
４．衝撃に対するロバスト性が改善される。
５．レーザダイオードと導波路との間の結合効率が改善される。
６．導波路に対するレーザダイオードの位置合わせが容易となる。
７．優れた加熱手段がスライダに備わる。
【符号の説明】
【００５３】
１…再生ヘッド、２…プラズモンアンテナ（プラズモンジェネレータ）、３…導波路、４…記録磁極、５…レーザダイオード、６…磁界コイル、２１…直線部、２２…エッジ放射レーザダイオード、２３…一体型集束レンズ、２４…湾曲部、２５…テーパ部、３１…曲面ミラー、４１…平面ミラー、４３…レンズ、５１…コア導波路層、５２…下部クラッド層、５３…基板、６１…シリンドリカルレンズ、６２…湾曲導波路、７１…上部クラッド層、８１…キャビティ、１０１…トレンチ、１２１…トレンチ、１４１…レンズ、１４２…第２のレンズ、１５１…第１の誘電体層、１５２…第２の誘電体層。
【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５】
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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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