(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光アシスト媒体に対して磁気記録情報の記録または再生を行う光アシスト用磁気ヘッドであって、
光源と、電磁変換部と、光学的開口が設けられた金属膜とを備え、
上記光学的開口は、上記電磁変換部と対向し走査方向に沿って、複数並べられ、
上記光源から照射される光は直線偏光であり、上記直線偏光の偏光方向は、光アシスト媒体の走査方向に対して平行である
ことを特徴とする光アシスト用磁気ヘッド。
【請求項２】
光アシスト媒体に対して磁気記録情報の記録または再生を行う光アシスト用磁気ヘッドであって、
光源と、電磁変換部と、光学的開口が設けられた金属膜とを備え、
上記光学的開口は、上記電磁変換部と対向し走査方向に沿って、複数並べられ、
上記光源から照射される光は直線偏光であり、かつ、当該直線偏光の偏光方向は光アシスト媒体の走査方向に対して垂直であるとともに、
上記金属膜には、その表面に対する凸形状および凹形状の少なくとも一方の形状を有する光散乱部が少なくとも１箇所形成されており、
さらに、当該光散乱部の位置は、上記直線偏光の偏光方向に対して平行であり、かつ、上記少なくとも１箇所の光学的開口の中心を通る直線方向に沿った位置である
ことを特徴とする光アシスト用磁気ヘッド。
【請求項３】
上記光学的開口は３箇所以上であり、所定間隔で形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の光アシスト用磁気ヘッド。
【請求項４】
上記光散乱部は複数であり、上記偏光方向に対し平行方向に所定間隔で形成されていることを特徴とする請求項２に記載の光アシスト用磁気ヘッド。
【請求項５】
上記所定間隔が、上記直線偏光の波長λの１／１０以上１／２以下の長さであることを特徴とする請求項４に記載の光アシスト用磁気ヘッド。
【請求項６】
上記金属膜の材質としては、銀、金、アルミニウム、白金、銅、または前記材質の少なくとも１つを含む合金が用いられることを特徴とする請求項１または２に記載の光アシスト用磁気ヘッド。
【請求項７】
上記金属膜における直線偏光が照射される側の表面を照射面とし、その反対側の表面を裏面としたときに、
上記光散乱部は、少なくとも照射面側に形成されていることを特徴とする請求項２に記載の光アシスト用磁気ヘッド。
【請求項８】
上記光散乱部は、上記照射面および裏面に形成されていることを特徴とする請求項７に記載の光アシスト用磁気ヘッド。
【請求項９】
上記光散乱部は、上記照射面および裏面において対称に形成されていることを特徴とする請求項８に記載の光アシスト用磁気ヘッド。
【請求項１０】
上記金属膜の表面に、誘電体薄膜が積層されていることを特徴とする請求項１または２に記載の光アシスト用磁気ヘッド。
【請求項１１】
上記電磁変換部は、記録磁極であることを特徴とする請求項１または２に記載の光アシスト用磁気ヘッド。
【請求項１２】
上記電磁変換部は、磁気センサーであることを特徴とする請求項１または２に記載の光アシスト用磁気ヘッド。
【請求項１３】
請求項１ないし１２の何れか１項に記載の光アシスト用磁気ヘッドを備えることを特徴とする磁気記録装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高密度での磁気記録情報の記録または再生を実現するための光アシスト用磁気ヘッドおよびこれを用いた磁気記録装置に関するものであり、詳細には、幅の狭い記録マークの記録または再生を実現できる光アシスト用磁気ヘッド、およびこれを用いた磁気記録装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、マルチメディア技術が発達し、大容量の情報を扱うためにより大容量のメモリデバイス需要が高まっており、中でも書き換え可能な光ディスク、磁気ディスク又は磁気テープを中心にその高密度化技術の検討が活発に進められている。
【０００３】
従来から、上記技術分野において、大容量の情報を扱い得るよう、記録用磁気ヘッドが用いられてきた。磁気記録デバイスとして、大容量の情報を保存するためには，高い保磁力を有する記録媒体が必要となるが、記録用磁気ヘッドは、その記録用の記録磁界の点で材料的に限界に近づきつつある。
【０００４】
そこで、上記問題を解決するために、光アシスト媒体が注目されている。光アシスト媒体は、温度によりその磁気特性が変化する。そのため、通電加熱または光の照射による加熱等の手段を用いて、光アシスト媒体に局所的に昇温領域を設けることで、昇温領域のみを選択的かつ磁気的に記録または再生し、高密度な記録または再生を可能とする方法が提案されている。なお、本発明においては、局所的に昇温を行う手段として光を用いる場合を、光アシスト用磁気記録方式、または、光アシスト用磁気再生方式と称する。
【０００５】
大容量の情報を扱うためには、高い記録密度での記録・再生が必要である。光アシスト用磁気記録方式では、記録密度は昇温領域のサイズによって決定される。光アシスト用磁気再生方式でも、同様に再生の分解能は昇温領域のサイズによって決定される。このため、昇温領域を可能な限り小さくする、つまり、光スポットサイズを小さくすることによって、記録密度を向上させるための研究が行われている。
【０００６】
光スポットサイズは、光源の波長を短くしたり、高開口数（高ＮＡ）の光学系を用いたりすることで小さくすることができるが、このような通常の光学系では光スポットサイズは回折限界により、波長程度に制限されてしまう。そこで、前記制限を超える小さな光スポットの形成法として、局所的に存在する近接場の利用が注目されている。
【０００７】
近接場は、波長より小さな径の光学的開口に光を入射することにより得られるもので、光学的開口のごく近傍にのみ局在し、伝播しないという特徴がある。光学的開口の径が大きい場合には、光源から出射された光ビームは光学的開口に遮られはするが、そのまま伝搬光として光学的開口を透過する。光学的開口の径が光源波長より短くなると、伝搬光はほとんど透過しないようになり、近接場が光学的開口周辺に発生するようになる。近接場は光学的開口の径とほぼ同程度の強度分布を持つため、開口径を小さくすれば、回折限界を超える小さな光スポットが得られる。
【０００８】
近接場を利用した光アシスト用磁気ヘッドとして、例えば、図１０（ａ）・（ｂ）に示す光アシスト用磁気ヘッド１００が挙げられる。
【０００９】
図１０（ａ）は光アシスト用磁気ヘッド１００および光アシスト媒体１５０の断面図であり、図１０（ｂ）は光アシスト媒体１５０側から光アシスト用磁気ヘッド１００を示した平面図である。
【００１０】
図１０（ａ）・（ｂ）に示すように、光アシスト用磁気ヘッド１００は、近接場１６１を発生するための近接場発生機構である光源１１０、金属膜１１２、光学的開口１１３ａと、記録磁界を発生するための記録磁極１１７を有する磁界発生機構１１１とを備えている。また、光アシスト用磁気ヘッド１００は、基板１５２上に形成された光アシスト媒体１５０に、記録マーク１５１を書き込み、情報を記録するものである。
【００１１】
光学的開口１１３ａは、小さな光スポットを得るために、微小な開口径で設けられる。この際、光学的開口１１３ａ以外の領域では、光源１１０からの光を遮光する必要がある。このため、金属膜１１２の材質としては、極めて大きい吸収損失を有する材質を含むこと、かつ、金属膜１１２には光を遮光するための厚さが必要である。そのため、光は金属膜１１２自体に吸収されることによって、発生する近接場１６１は、非常に強度が弱いものとなってしまう。
【００１２】
近接場１６１の強度を増加させるために、光源１１０の強度を高めると、光学的開口１１３ａから発生する近接場１６１の強度も高まり、光アシスト媒体１５０の最高温度も高まるが、所望の温度まで高めるためには、光源１１０として非常に高出力のものが必要である。そのため、エネルギーのロスが大きい。また、高出力の光源からの光により、光学的開口１１３ａ以外の部分が加熱され、近接場１６１発生位置以外の光アシスト媒体１５０の位置までも加熱される。その熱によって、光アシスト媒体１５０上の温度分布が広がり、記録マークの幅も広がることとなる。さらには、光アシスト用磁気ヘッド１００自体が高温になることで、損傷を招くことにもなる。
【００１３】
そこで、例えば、図１０（ｃ）に示す光学的開口１１３ｂを有する光アシスト用磁気ヘッド２００が提案されている（例えば、特許文献１参照）。図１０（ｃ）は光アシスト媒体１５０側から図示した光アシスト用磁気ヘッド２００を示した平面図である。
【００１４】
光アシスト用磁気ヘッド２００の構造は、光学的開口１１３ｂの形状を矩形方であること、かつ、光学的開口１１３ｂに入射する光の偏光方向を矩形の短軸方向と平行にすること以外は、上記光アシスト用磁気ヘッド１００と同様である。この光アシスト用磁気ヘッド２００を用いれば、上記の近接場の強度をより高めることができる。
【特許文献１】特開２００１−２１６６０３号公報（平成１３年８月１０日公開）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
しかしながら、上記従来技術では、近接場を利用した光アシスト用磁気ヘッドを実現しているものの、記録媒体の大容量化に対応できないという問題を有している。
【００１６】
詳細には、記録媒体の大容量化のために、近接場によって形成される記録マークの最大幅を狭くすることが必要とされるが、従来技術では、上記最大幅を狭く形成することができない。
【００１７】
記録マークの形状は、近接場の温度分布によって決定されるため、記録マークの最大幅を狭くするためには、近接場の温度分布の幅を狭くすることが必要となる。
【００１８】
しかし、短軸方向を記録媒体の走査方向と平行にした場合、温度分布は光学的開口の長軸程度の幅となってしまい、記録マークの幅も同様の幅となる。そのため、記録密度を高密度化することができない。
【００１９】
また、図１０（ｃ）に示す光アシスト用磁気ヘッド２００のように、光学的開口１１３ｂの長軸方向を記録媒体の走査方向１１５と平行にした場合、光学的開口１１３ｂが矩形の形状であるため、光アシスト媒体を昇温するために長時間を要する。
【００２０】
これにより、近接場の分布が磁気記録層（光アシスト媒体）に必要以上の熱を与えてしまう。そのため、温度分布は、左右非対称の形状（例えば雫形状）になり、記録マークの幅は、光学的開口の短軸幅よりも大きい温度分布の最大幅となる。
【００２１】
上述したように、従来の光アシスト用磁気ヘッドである熱アシスト磁気記録ヘッドでは、光学的開口の短軸幅程度の記録マークを形成することができず、記録密度を高密度化することが困難となる。また、高密度再生時に近接場を熱源として用いる場合においても、記録と同様の現象が生じるため、高密度の再生が困難となる。
【００２２】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、光アシスト媒体上の温度分布の幅を抑え、幅の狭い記録マークを記録することが可能であり、ひいては高密度での記録または再生が可能な光アシスト用磁気ヘッドおよびこれを用いた光アシスト磁気装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
本発明者らは、上記課題に鑑み鋭意検討した結果、単一の光学的開口を用いて記録媒体を加熱昇温する構造であった光アシスト用磁気ヘッドを、複数の光学的開口で加熱昇温する構造にすることによって、記録媒体を所望の温度まで加熱昇温可能で、かつ、幅の狭い温度分布をつくることが可能であることを見出し、本発明を完成させるに至った。
【００２４】
本発明の光アシスト用磁気ヘッドは、上記課題を解決するために、光アシスト媒体に対して磁気記録情報の記録または再生を行う光アシスト用磁気ヘッドであって、光源と、電磁変換部と、光学的開口が設けられた金属膜とを備え、上記光学的開口は、上記電磁変換部と対向し走査方向に沿って、複数並べられていることを特徴とする。
【００２５】
上記の発明によれば、複数の光学的開口にて発生する近接場によって光アシスト媒体が順次加熱昇温されることで、所望の温度に必要な最小のエネルギーを光アシスト媒体に与えことができる。そのため、光アシスト媒体上の温度分布が広がらず、結果として幅の狭い記録マークを形成または再生することが可能である。このため、高密度の記録または再生が可能となる。
【００２６】
また、本発明に係る光アシスト用磁気ヘッドでは、上記光学的開口は３箇所以上であり、所定間隔で形成されていることが好ましい。
【００２７】
これにより、走査方向側に位置する光学的開口付近の近接場によって発生した熱の影響が、次の光学的開口付近で発生した温度分布に与える影響を一定にすることができる。光学的開口を所定間隔で形成していない場合よりも温度分布の幅を一定に保つことができるため、より幅の狭い記録マークを形成することができ、記録密度が向上する。
【００２８】
また、本発明の光アシスト用磁気ヘッドでは、上記光源から照射される光は直線偏光であり、上記直線偏光の偏光方向は、光アシスト媒体の走査方向に対して平行であることを特徴としている。
【００２９】
これにより、表面プラズモンポラリトンの共鳴を用いることが可能となり、複数の光学的開口にて発生する近接場を増強することができる。この結果、より少ない光源の出力で必要な温度を得ることが可能となるため、近接場発生位置以外での光源からの熱量が伝達しにくくなる。そのため、より幅の狭い記録マークを形成することができ、記録密度が向上する。また、消費電力を下げることも可能となる。
【００３０】
また、本発明の光アシスト用磁気ヘッドでは、上記光源から照射される光は直線偏光であり、かつ、当該直線偏光の偏光方向は光アシスト媒体の走査方向に対して垂直であるとともに、上記金属膜には、その表面に対する凸形状および凹形状の少なくとも一方の形状を有する光散乱部が少なくとも１箇所形成されており、さらに、当該光散乱部の位置は、上記直線偏光の偏光方向に対して平行であり、かつ、上記少なくとも１箇所の光学的開口の中心を通る直線方向に沿った位置であることを特徴としている。
【００３１】
これにより、上記光散乱部の形成位置によって、表面プラズモンポラリトンの共鳴を利用することができる。そのため、光アシスト媒体上の温度分布が広がらないための光学的開口の形成位置を保ちながら、近接場の増強を図ることができるため、さらに、幅の狭い記録マークを形成することが可能となる。
【００３２】
また、本発明の光アシスト用磁気ヘッドでは、上記光散乱部は複数であり、上記偏光方向に対し平行方向に所定間隔で形成されていることが好ましい。
【００３３】
これにより、表面プラズモンポラリトンの共鳴がさらに増強する方向に作用するため、複数の光学的開口から発生する近接場をさらに増強することができる。
【００３４】
また、本発明の光アシスト用磁気ヘッドでは、上記光散乱部の所定間隔が、上記直線偏光の波長λの１／１０以上１／２以下の長さであることが好ましい。
【００３５】
これにより、複数の光学的開口にて発生する近接場をさらに増強することができる。近接場の増強率を高めるための間隔の条件は、金属膜の材質や光源の波長などにより大きく変化するが、一方で、間隔を小さくし、光散乱部の数を増やすことでも増強率を高めることができる。後述する実験結果により、上記光散乱部の所定間隔が波長λの１／１０以上１／２以下の距離で増強率の高まる条件が存在することが明らかになっており、この条件の中で最小の距離を選択し、光散乱部を可能な限り多く配置すれば、近接場の増強率を最も高めることが可能となる。そのため、少ない光源の出力で必要な温度を得ることが可能となるため、消費電力を下げることが可能となる。また、より幅の狭い記録マークを形成することができ、記録密度が向上する。
【００３６】
また、本発明の光アシスト用磁気ヘッドでは、上記金属膜の材質としては、銀、金、アルミニウム、白金、銅、または前記材質の少なくとも１つを含む合金が用いられることが好ましい。
【００３７】
これにより、光学的開口周辺に表面プラズモンポラリトンが励起しやすくなり、近接場の増強率をさらに向上することができる。これらの金属は誘電率の実部の符号がマイナスで値が大きく、かつ、誘電率の虚部が小さい材質であり、表面プラズモンポラリトンが励起しやすい特性を有している。そのため、より少ない光源の出力で必要な温度を得ることが可能となるため、消費電力を下げることが可能となる。また、より幅の狭い記録マークを形成することができ、記録密度が向上する。
【００３８】
また、本発明の光アシスト用磁気ヘッドでは、上記金属膜における直線偏光が照射される側の表面を照射面とし、その反対側の表面を裏面としたときに、上記光散乱部は、少なくとも照射面側に形成されていることが好ましい。
【００３９】
これにより、直接偏光が照射される面の表面において、表面プラズモンポラリトンがさらに発生しやすくなり、近接場の増強率がさらに向上する。
【００４０】
また、本発明の光アシスト用磁気ヘッドでは、上記光散乱部は、上記照射面および裏面に形成されていることが好ましい。
【００４１】
これにより、光入射面と近接場発生面との両面で表面プラズモンポラリトンが干渉しやすくなり、近接場の増強率がさらに向上する。
【００４２】
また、本発明の光アシスト用磁気ヘッドでは、上記光散乱部は、上記照射面および裏面において対称に形成されていることが好ましい。
【００４３】
これによって、光入射面と近接場発生面との両面のそれぞれにおいて、表面プラズモンポラリトンの共鳴が生ずる条件を同様の条件にできるため、共鳴の増加効果をより強めることが可能となる。
【００４４】
また、本発明の光アシスト用磁気ヘッドでは、上記金属膜の表面に、誘電体薄膜が積層されていることが好ましい。
【００４５】
近接場は、金属膜の粗さや付着物などの表面状態によって、発生の様子が大きく異なることが知られている。例えば、表面プラズモンポラリトンが励起しやすい銀（Ａｇ）は、非常に酸化・白濁しやすく、表面状態が変化しやすい。このため、時間と共に、近接場や表面プラズモンポラリトンが生じにくくなりやすい。これを防止するために、誘電膜を金属膜の表面に積層すると酸化防止でき、経時変化が少なくなる。これにより、金属膜の耐久性も向上する。
【００４６】
また、本発明の光アシスト用磁気ヘッドでは、上記電磁変換部は、記録磁極であることが好ましい。
【００４７】
これにより、高密度での記録用の光アシスト用磁気ヘッドが可能となる。再生機能を有さないため、光アシスト磁気ヘッド構造を簡略化することができ、安定した記録用の光アシスト用磁気ヘッドを実現することができる。
【００４８】
また、本発明の光アシスト用磁気ヘッドでは、上記電磁変換部は、磁気センサーであることが好ましい。
【００４９】
これにより、高密度での再生用の光アシスト用磁気ヘッドが可能となる。記録機能を有さないため、光アシスト磁気ヘッド構造を簡略化することができ、安定した再生用の光アシスト用磁気ヘッドを実現することができる。
【００５０】
本発明の磁気記録装置は、上記課題を解決するために、上記光アシスト用磁気ヘッドを備えることを特徴としている。
【００５１】
上記の構成によれば、光源の出力が小さく、高密度の記録または再生が可能な磁気記録装置を提供することができる。
【発明の効果】
【００５２】
本発明の光アシスト用磁気ヘッドは、以上のように、光源と、記録磁極または磁気センサーと、光学的開口が設けられた金属膜とを備え、上記光学的開口は、上記記録磁極または磁気センサーを通り光アシスト媒体の走査方向に対し平行な直線方向に複数形成されているものである。
【００５３】
また、本発明の磁気記録装置は、上記いずれかの光アシスト用磁気ヘッドを備えるものである。
【００５４】
本発明によれば、上記金属膜に光学的開口を形成しているため、複数の光学的開口にて発生する近接場によって、光アシスト媒体を順次加熱昇温することで、所望の温度に必要な最小のエネルギーを光アシスト媒体に与えることができる。そのため、光アシスト媒体上の温度分布が広がらず、結果として幅の狭い記録マークを形成または再生することが可能である。このため、高密度の記録または再生が可能となるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５５】
〔実施の形態１〕
本実施の一実施形態について図１、図７（ａ）から図９および図１１から図１３に基づいて説明すると以下の通りであるが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００５６】
図１（ａ）は磁気情報を記録する記録用の光アシスト用磁気ヘッド１と、光アシスト媒体５０が設けられた基板５２とを横から見た断面図であり、図１（ｂ）は光アシスト用磁気ヘッド１の記録面を光アシスト媒体５０側から見た平面図となっている。光アシスト用磁気ヘッド１は、基板５２上に形成された光アシスト媒体５０に、記録マーク５１を書き込み、磁気記録情報を記録するものである。
【００５７】
図１（ａ）・（ｂ）に示すように、光アシスト用磁気ヘッド１は、光源１０（図中直方体形状）と、磁界発生機構１１（図中直方体形状）を備えており、これらは隣接して配置される。また、上記光アシスト用磁気ヘッド１の記録面は、基板５２上に形成された光アシスト媒体５０の表面対向しており、各面は互いに水平となるように配置されている。
【００５８】
光アシスト媒体５０の走査方向１５（図中矢印で記載）は、光アシスト用磁気ヘッド１を基準として、光源１０から磁界発生機構１１へ向かう方向に設定されている。なお、以下の説明では、説明の便宜上、「光アシスト媒体５０の走査方向１５」を適宜「走査方向１５」と略す。光源１０の光アシスト媒体５０の対向面には、金属膜１２が備えられており、磁界発生機構１１の光アシスト媒体５０の対向面には、電磁変換部である記録磁極１７が備えられている。この記録磁極１７は、金属膜１２と隣接する部分に配置される。図１（ｂ）では、金属膜１２と隣接するほぼ中央部に配置されている。
【００５９】
さらに、上記金属膜１２には、光学的開口１３が３箇所形成されており、上記光学的開口１３は、記録磁極１７と対向し走査方向１５に沿って、複数並べられている。また、上記光源１０から照射される光の偏光方向１６は走査方向１５に対し平行である。
【００６０】
光源１０は、発光源を有しているものであれば特に限定されるものではない。光源１０としては、例えば、レーザー光源を有していればよい。また金属膜１２へ光を導入するための光学的集光部材を備えていてもよい。光学的集光部材は、透明誘電体で形成された導波路や集光レンズなどで構成されたもので、発光源で発生した光を効率よく金属膜１２へと導く役割をもつ。本実施の形態では、光源１０として波長４０５nmの半導体レーザーを用いるとともに、光学的集光部材として図示しないが集光レンズを用いている。
【００６１】
図１（ａ）では光源１０は光アシスト用磁気ヘッド１と一体型となっているが、別の部材として、光アシスト用磁気ヘッド１とは分かれた外部光源を持つ構成となっていてもよく、その場合でも本発明の効果は同様である。
【００６２】
一例として、図示しないが、光アシスト用磁気ヘッド１は、複数の光学的開口１３を備えた金属膜１２を備えており、この複数の光学的開口１３に光を照射するための、外部光源を備えていてもよい。外部光源は、レーザーなどの発光源と、集光レンズと、光学的開口１３に常に光を当てるためのサーボ機構等とを備えていれば良い。外部光源を備えることにより、例えば、使用する発光源の変更・発光源の老朽化による取り替えを容易に行うことができる。
【００６３】
金属膜１２は、光源１０からの光を光アシスト媒体５０に伝えないようにする役割を持つ。金属は大きい吸収損失をもっているため、厚みが５０nm程度あれば、９０％以上の光を遮ることが可能で、金属膜１２として使用可能である。なお、金属のみで金属膜１２を形成した場合、強度不足になりやすい。このため、例えば、金属膜１２は、光源波長に対して透明な材質（例えばガラス基板など）上に、スパッタ成膜や蒸着などの薄膜形成方法で金属を成膜して作製することができる。
【００６４】
金属膜１２の材質としては、その材質が、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、白金（Ｐｔ）、銅（Ｃｕ）、またはこれらの材質を含む合金が用いられていることが好ましい。本実施の形態では、最も好ましい例として銀（Ａｇ）を挙げることができるが、もちろんこれに限定されず、要求する遮光性等の物性に応じて適切な金属や合金を選択することができる。
【００６５】
上述した金属は誘電率の実部の符号がマイナスで値が大きく、かつ、誘電率の虚部が小さい材質であるため、本発明では、金属膜１２として好適に用いることができる。上述した金属を用いて形成される金属膜１２は、光学的開口１３周辺に表面プラズモンポラリトンが励起しやすくなるため、近接場６１の増強が期待できる。
【００６６】
本実施形態では、例えば、として、０．１mmのガラス基板上に銀（Ａｇ）を５０nm、スパッタ装置で成膜したものを好ましく用いることができる。
【００６７】
上記表面プラズモンポラリトンとは、金属表面に生じる電子波（plasmon）のことである。一般に光は電子波とは共鳴しないが、金属表面では近接場と共鳴を起す電子波のモードが生じる。このため、近接場と表面プラズモンポラリトンとの間に強めあう、または、弱めあうといった相互干渉が生じる。この表面プラズモンポラリトンを有効的に利用すると近接場の増強が可能となる。
【００６８】
なお、用語「近接場」はその名の通り近接の（電磁）場のことであり、用語「近接場光」はその近接場に存在する光（電磁波）である。このため、用語「近接場」と「近接場光」との明確な意味の違いはなく、同義の用語とし、本明細書では、用語「近接場」を用いることとする。
【００６９】
光学的開口１３は、光源１０からの伝播光を近接場に変換し、光アシスト媒体５０に伝える役割を果たすものである。近接場６１を発生させるため、その径の上限は光源波長以下の微細なものでなくてはならない。一方、光学的開口１３の径の下限は特に限定されるものではなく、伝播光を近接場に変換することが可能な程度の径であればよい。好ましくは、光源波長の１／２以下であり、より好ましくは光源波長の１／４以下である。本実施の形態では、光源波長が４００nmのレーザー光源を用いているので、光学的開口１３の径は２００nm以下の範囲内であればよく、１００nm以下の範囲内がより好ましい。この範囲内であれば、効率的に近接場を発生することが可能である。
【００７０】
また、光学的開口１３は、記録磁極１７に近接した位置に形成されることが好ましい。記録磁極１７から離れた位置にある光学的開口１３で光アシスト媒体５０を加熱昇温すると、記録磁極１７の位置に来たときには熱が拡散してしまい、温度分布をなだらかにしてしまう。
【００７１】
光学的開口１３の形成数は特に限定されるものではなく、光アシスト媒体５０の走査速度・材質（熱伝導度等）・厚み、光学的開口１３の形状・大きさなどによって、最適な形成数を設定すればよい。例えば、本実施の形態では、図１（ｂ）に示すように、円形の光学的開口１３が３箇所の構成を好ましく例示するが、光学的開口１３の数が２箇所または４箇所以上であってもよい。本発明では、光学的開口１３を設けることによる作用効果と、光学的開口１３を形成するコストの両面から見れば、一般的には、３箇所設けることが好ましい。
【００７２】
光学的開口１３の数が増えるほど、光アシスト媒体５０を加熱昇温しやすくなるが、後述する温度分布の幅は広がる傾向がある。この温度分布の幅が記録マーク５１の幅を決定するため、数を増やせばより効果があるわけではない。したがって、本発明において、金属膜１２に形成される光学的開口１３の数は、要求する温度分布の幅や、金属膜１２の材質等の諸条件に基づいて適宜設定することができる。
【００７３】
光学的開口１３の形成位置としては、記録磁極１７と対向し走査方向１５に沿って、複数並べられていることが好ましい。上記の形成位置であることにより、光アシスト媒体５０の同じ箇所を光学的開口１３で繰り返し加熱昇温することができ、記録磁極１７の位置における光アシスト媒体５０の温度分布の幅を狭めることができる。その結果、記録マーク５１の幅を短くすることが可能である。
【００７４】
光学的開口１３の形状は円形に限定されるものではなく、四角形や多角形であってもよい。近接場６１の分布は、光学的開口１３の形状に似た分布となるが、光学的開口１３が多角形である場合には、そのエッジ部分である頂点周辺の強度が高くなる傾向がある。このため、光学的開口１３の形状も、記録マーク５１の幅に影響を与える可能性がある。したがって、本発明における光学的開口１３の形状は、要求される近接場６１の分布状態や、記録マーク５１の幅等といった諸条件に応じて、適切な形状を選択することができる。一般的には、上記のように円形が最も作製しやすい。
【００７５】
複数の光学的開口１３同士の間隔は、所定の間隔（一定の間隔）に限定されるものではない。ただし、後述のように、近接場増強を行う場合には、光学的開口１３同士の間隔は光源波長λの１／１０以上１／２以下であることが好ましい。これにより、光学的開口１３から発生する近接場の強度を増強できるという利点がある。図１（ｂ）に示した本実施の形態では、同形状の光学的開口１３が３箇所に等間隔で形成されているが、この間隔が異なっても、本発明の効果は得られる。
【００７６】
しかし、光アシスト媒体５０の走査速度は一定なため、光アシスト媒体５０に与える熱量が、時間的に一定ではなくなってしまう。この結果、温度分布の幅の変動が生じる原因となるため、光学的開口１３の大きさが各々異なっていても同様の現象が生じてしまう。
【００７７】
このため、光学的開口１３は３箇所以上であり、所定間隔で形成されていることが特に好ましい。これにより、光アシスト媒体５０に与える熱量を、時間的に一定とすることができ、温度分布の変動をさらに抑えることができる。
【００７８】
この温度分布の幅の変動は少ないほど、少ないエネルギーで所望の温度に加熱昇温できるので、変動が大きいと余計なエネルギーが必要となるため、エネルギー効率が落ちてしまう。また、後述する表面プラズモンポラリトンを用いた近接場の増強効果を行う場合でも、光学的開口１３は同形状なものが等間隔で並んでいることが好ましい。
【００７９】
金属膜１２上に、光学的開口１３を設けるための微細加工を行う手段としては、ＦＩＢ（フォーカスイオンビーム）装置を用いる方法や、エッチングを用いる方法などを用いることができる。また、光学的開口１３の内部は、理想的には、全て空気や透明誘電体等の透明体であることが望ましい。ただし、光学的開口１３の内部が完全に貫通している必要はなく、例えば１０nm程度の金属膜が残っていても、光を透過し近接場を発生することが可能である。
【００８０】
本実施形態では、銀（Ａｇ）の表面側から、ＦＩＢ装置で直径１００nmの円形の穴を３箇所加工しているが、もちろんこれに限定されるものではない。また、穴の深さは銀（Ａｇ）の膜厚である５０nm以上として、ガラス基板まで光学的開口１３は貫通して形成されているが、もちろんこれに限定されるものではない。なお、光学的開口１３の内部は空気で満たされている。
【００８１】
近接場６１は、光学的開口１３周辺に発生し、その分布形状は、光学的開口１３と同程度の形状となる。光学的開口１３と垂直の方向には、光学的開口１３の径程度までの距離に存在する。周波数は、光源１０からの光の周波数と同一である。存在する範囲が非常に狭いため、近接場６１で光アシスト媒体５０を加熱するためには、光学的開口１３と光アシスト媒体５０の距離を可能な限り短くする必要がある。
【００８２】
このため、金属膜１２は金属膜側を光アシスト媒体５０側に設置することが特に好ましい。また、ハードディスクのフライングヘッド技術によって、光アシスト用磁気ヘッド１と光アシスト媒体５０の距離を数１０nm程度に保つことが特に好ましい。
【００８３】
上記光アシスト用磁気ヘッド１の磁界発生機構１１には、上述したように記録磁極１７が設けられているが、この記録磁極１７の具体的な構成は特に限定されるものではない。例えば、本実施の形態では、その周りにコイルを巻いたパーマロイからなる構成を用いている。なお、記録磁極１７以外の磁界発生機構１１の構成も特に限定されるものではなく、公知の構成を好適に用いることができる。
【００８４】
磁界発生機構１１は、記録磁極１７から記録磁界を発生させる役割を持つ。記録磁極１７のコイルに電流を流すことで、記録磁極１７の先端に記録磁界が発生する構造となっている。電流の向きで、発生する記録磁界の向きを変更している。
【００８５】
基板５２は、光アシスト媒体５０を支持するものであれば、その具体的な形状や材質等は得に限定されるものではなく、公知の形状や材質を適宜選択して用いることができる。例えば、本実施の形態では、平滑なガラスディスク等が用いられる。
【００８６】
光アシスト媒体５０は、温度の上昇により保磁力の低下もしくは、漏洩磁束が大きくなる媒体である。構成としては、基板５２の表面に、軟磁性層、磁気記録情報の存在する面としての磁性膜、及び保護潤滑層をこの順に配したものである。なお、本実施の形態では、この光アシスト媒体５０は、説明の簡便のために、磁性膜がその表面に垂直な方向に磁化容易軸を持つ理想的な垂直光アシスト媒体であるとする。
【００８７】
また、光アシスト媒体５０の保磁力に関しては、その表面に垂直方向に印加される磁界に関する保磁力のみを考慮し、これを単に光アシスト媒体５０の保磁力と呼ぶ。
【００８８】
光アシスト媒体５０の保磁力は、室温では磁界発生機構１１から発生される磁界以上であり、磁界発生機構１１から発生される磁界では磁化反転しないようになっている。光アシスト媒体５０を近接場６１で加熱昇温すると、温度上昇と共に保磁力が低下し、磁界発生機構１１から発生される磁界で磁化反転可能となる。保磁力が低下した部分のみ、磁化反転が行われ記録マーク５１を書き込むことができるため、記録マーク５１の幅は、記録磁界の幅（記録磁極１７の幅とほぼ同等）によらず、加熱昇温によって保磁力が低下した部分の幅と同程度になる。
【００８９】
光アシスト媒体５０は、走査方向１５の方向に回転しており、光アシスト媒体５０の速度は一定速度であることが好ましい。
【００９０】
光アシスト媒体５０がディスク等であり、その速度がディスク半径によって変化する場合には、同じ強度の近接場６１で光アシスト媒体５０を加熱昇温しても、光アシスト媒体５０上の温度分布は変化する。この場合、光アシスト媒体５０の速度に応じて光源１０の強度を調整することで、温度分布を一定に保つことが可能である。
【００９１】
まず、光アシスト媒体５０は近接場６１で加熱昇温される。光アシスト媒体５０上に形成される、記録磁界以下の保持力となるまで加熱昇温された部分（温度分布）に、記録磁極１７から発生する記録磁界を印加すると、記録マーク５１が形成される。そのため、記録マーク５１の形状・幅は温度分布に準ずるものである。温度分布の幅を短くすることは、記録マーク５１の幅を短くすることと同意である。
【００９２】
また、記録磁極１７から発生する記録磁界の方向を切り替えることで、記録マーク５１の長さを任意に設定することもできる。つまり、記録マーク５１の長さは、光アシスト媒体５０の走査速度と、磁界発生機構１１の記録磁界反転速度によって決定し、光アシスト媒体５０の走査速度が速いほど長く、磁界発生機構１１の記録磁界反転速度が速いほど短くなる。
【００９３】
上述したように、高密度記録を行うためには、記録マーク５１の長さと幅とを短くする必要があるが、本発明の実施形態に係る光アシスト用磁気ヘッド１によれば、記録マーク５１の幅を短くすることができる。換言すれば、本技術は、光アシスト媒体５０上の加熱昇温された温度分布の幅を短くするための技術である。
【００９４】
本実施の形態では、図１（ａ）において上述した記録用の光アシスト用磁気ヘッド１において、磁界発生機構１１を磁気再生機構に、電磁変換部である記録磁極１７をＧＭＲおよびＴＭＲ素子等の磁気センサーに変更することで、高密度な再生を可能とする再生用のものを提供することもできる。
【００９５】
高密度再生に対応する光アシスト媒体５０の特性は、例えば、磁気補償温度が室温近傍にあればよい。この媒体は、室温で漏洩磁束が小さく、温度が上昇するに従い磁化が大きくなり漏洩磁束が磁気センサーで検出可能となる。ここでの加熱昇温する温度は、記録時よりも小さな温度であるため、熱により記録マークが消去されることはない。昇温範囲でのみ漏洩磁束が発生し、昇温範囲外からは磁界が発生しないため、磁気センサーより短い幅の記録マークからの磁気信号を、再生することが可能となる。
【００９６】
また、光アシスト用磁気ヘッド１は、磁界発生機構１１に加えて図示しない磁気再生機構を共に備えていても良い。この場合、近接場発生機構（本実施の形態の場合、光源１０）、磁界発生機構１１、磁気再生機構の順で配置されていることが望ましい。記録時に必要な温度と再生時に必要な温度では、記録時に必要な温度のほうが高いため、光アシスト媒体５０の加熱昇温に用いる近接場発生機構と磁界発生機構１１が隣接しているほうが、近接場の出力を低く抑えることができる。
【００９７】
次に、表面プラズモンポラリトンの共鳴について以下に説明する。
【００９８】
表面プラズモンポラリトンは一般に光は電子波とは共鳴しないが、金属表面では近接場と共鳴を起す電子波のモードが生じる。このため、近接場と表面プラズモンポラリトンの間に強めあったり弱めあったりといった相互干渉が生じる。この表面プラズモンポラリトンを有効的に利用すると近接場の増強が可能となる。
【００９９】
一つの光学的開口１３から発生する近接場の強度を増強すると、金属膜１２上の光学的開口１３以外の場所と、光学的開口１３周辺の近接場発生部との温度差を大きくすることができる。その結果、光アシスト媒体５０上の温度分布をより急峻にすることができ、記録マーク幅を短くすることができる。
【０１００】
金属膜１２上の光学的開口１３以外の場所においても、光源１０からの光が照射されることによって熱が生じており、光源１０の強度を上げるほど、その発熱量も増えてしまう。同じ強度の近接場６１を、少ない光源１０の出力で発生させることができれば、光学的開口１３以外の場所における発熱を低減することができる。
【０１０１】
図１（ｂ）に示す光アシスト用磁気ヘッド１００のように、光学的開口１３が所定間隔で並んでいる場合、光源１０から照射される光は直線偏光で、かつ、偏光方向１６は光学的開口１３の並んでいる方向と平行であることが好ましい。
【０１０２】
これにより、複数の光学的開口１３で生じた表面プラズモンポラリトンが互いに共鳴し、それぞれの光学的開口１３から出力される近接場６１を増強することができる。この近接場６１の増強率は、直線偏光の波長と光学的開口１３の間隔によって大きく異なる。
【０１０３】
光源１０から照射される光は、厳密に直線偏光でなくともよい。上記表面プラズモンポラリトンの共鳴が生じる条件であればよく、略直線偏光であってもよい。同様に、直線偏光の偏光方向１６は厳密に平行でなくともよく、上記表面プラズモンポラリトンの共鳴が生じる条件であれば、略平行であってもよい。
【０１０４】
この近接場６１の増強が生じる理由は以下のように推測される。光学的開口１３で生じた近接場６１は、表面プラズモンポラリトンと共鳴し、金属膜１２表面を伝播する。その伝播方向は、入射光の偏光方向（光の電場振動方向）と平行な面内となる。
【０１０５】
金属膜１２上に他の光学的開口１３が存在すると、表面を伝播する波（表面プラズモンポラリトンや近接場）が反射・散乱する。光学的開口１３が伝播方向に所定間隔（周期）で存在すると、各光学的開口１３で反射・散乱した波は干渉を起す。光学的開口１３の周期が表面を伝播する波を強める条件であるとき、光学的開口１３で発生する近接場６１の強度は増強される。つまり近接場６１の増強には表面プラズモンポラリトンが重要な役割を担っており、表面プラズモンポラリトンの伝播範囲内に光学的開口１３が存在しないと、近接場６１の増強は生じない。例えば、金属膜１２の材質を表面プラズモンポラリトンが生じにくく伝搬しにくいタンタル（Ｔａ）などに変更すると、近接場６１はほとんど増強されない。
【０１０６】
この増強率は金属膜１２の厚みや表面形状によって大きく変化する。光学的開口１３や微小表面形状の周期と増強される波長領域には一定の関係があるため、増強を行うには、光源１０の波長によって最適な周期を選ぶ必要がある。
【０１０７】
例えば、光学的開口１３の中心間の間隔を１００nmとすることで、各光学的開口１３から出力される近接場６１の強度が、光学的開口１３が単体で存在するときよりも増強される。ただし、この条件は、金属膜１２の材質や膜厚などによっても異なるため、条件が異なると最適な間隔も異なる。
【０１０８】
表面プラズモンポラリトンは、金属表面の状態によって励起状態が大きく異なる。金属表面は滑らかである程、表面プラズモンポラリトンが金属表面を伝播しやすく、近接場の増強度も大きくなる。表面プラズモンポラリトンを励起するのに最も適した金属は銀（Ａｇ）であるが、銀は非常に酸化しやすく、時間が経つと表面形状が荒れてしまう。
【０１０９】
その結果、表面プラズモンポラリトンが伝播しにくくなってしまい、近接場増強効果も急激に悪化してしまう。
【０１１０】
上記酸化を防止するために、上記金属膜１２の表面に、誘電体薄膜が積層されていれもよい。誘電体薄膜の材料としてはAlN、SiN、SiO2といった公知の無機系材料を挙げることができるが、これに限定されるものではない。この誘電体薄膜を、金属膜１２上に数nm積層することで、金属の酸化を防止することができるが、その積層方法も特に限定されず、化学蒸着法（ＣＶＤ）やスパッタリング等の公知の方法を好適に用いることができる。誘電体薄膜を設けることで、表面プラズモンポラリトンは若干励起しにくくなってしまうが、酸化による経時変化が少なくなるため、金属膜１２の耐久性が増す。
【０１１１】
本実施の形態では、さらに、上述した光アシスト用磁気ヘッド１を備える磁気記録装置を提供することができる。
【０１１２】
磁気記録装置としては、ハードディスクドライブなどを挙げることができる。これらにおいて、大容量の記録情報を扱うことが可能となる。
【０１１３】
次に、本実施の形態にて説明した光アシスト用磁気ヘッド１について、その特徴をより明確とするために、従来の光アシスト用磁気ヘッド１００・２００（背景技術の項他参照）とを比較した具体例としてより詳細に説明する。なお、本発明は、以下の具体例に限定されるものではない。当業者は本発明の範囲を逸脱することなく、種々の変更、修正、および改変を行うことができる。
【０１１４】
まず、本実施形態に係る光アシスト用磁気ヘッド１の第１の具体例１について、図７（ａ）・（ｂ）を用いて、より具体的に説明する。
【０１１５】
前述したように、本実施形態に係る光アシスト用磁気ヘッド１では、光源１０に波長４０５nmの半導体レーザーを用いるとともに、光学的集光部材として集光レンズを用いており、基板５２として、０．１mmのガラス基板を用い、金属膜１２として、銀（Ａｇ）を５０nm、スパッタ装置で成膜したものを用いている。この金属膜１２には、銀（Ａｇ）の表面側から、ＦＩＢ装置を使用し、直径１００nmの円形の光学的開口１３を３箇所に形成している。光学的開口１３の深さは銀（Ａｇ）の膜厚である５０nm以上として、ガラス基板まで光学的開口１３は貫通して形成されている。光学的開口１３の内部は空気で満たされている。
【０１１６】
図７（ａ）は光アシスト用磁気ヘッド１を光アシスト媒体５０側から見た光学的開口１３の形状および配置を示す模式図である。また、図７（ｂ）は光アシスト媒体５０上の温度分布１９ａを示す模式図である。
【０１１７】
図７（ｂ）において温度分布１９ａ中の３つの曲線は、それぞれ外側より低温部、中温部、高温部を表している。この温度分布は、光学的開口１３に入射する光の強度や、光アシスト媒体５０の走査速度、光アシスト媒体５０の熱伝導率などによって形状や分布の大きさが異なる。ここで示した温度分布は、一例である。
【０１１８】
図７（ａ）に示すように、本実施形態に係る光アシスト用磁気ヘッド１では、走査方向１５の方向と平行に、光学的開口１３が３箇所に所定間隔で形成されている。光アシスト媒体５０は常に一定速度で走査方向１５（図右方向）に移動している。このため、まず左側の光学的開口１３から発生する近接場６１によって加熱昇温された光アシスト媒体５０は、次に、真中の光学的開口１３の位置に移動し、そこでも近接場によって加熱昇温される。さらに右に移動すると、右側の光学的開口１３の近接場６１でさらに加熱昇温される。この結果、温度分布１９ａの形状は、図７（ｂ）に示すように、走査方向１５に沿って伸び、かつ、走査方向１５に直交する方向には略一定の幅を持った帯状の形状となる。
【０１１９】
記録マーク５１は、光学的開口１３の図右方向である走査方向１５の方向に設置した記録磁極１７の位置で記録されるため、記録磁極１７が設置されている光学的開口１３の右側における温度分布１９ａが記録マーク５１に影響を与える。図７（ｂ）に示す温度分布１９ａの形状では、光学的開口１３の右側部が十分加熱昇温されており、記録マーク５１が形成可能である。また、光学的開口１３の左側部においても温度分布が末広がりとならず、光学的開口１３とほぼ同等の幅となっていることから、記録マーク５１の幅を短くすることが可能となり、高密度な記録が可能である。
【０１２０】
ここで、本実施形態において、複数の光学的開口１３を代表的な配置にした場合について、計算モデルにより、光アシスト媒体上の温度分布を計算する。計算モデルとして、図８（ａ）に示すように、２次元媒体上に光学的開口１３に対応した熱源１８を設け、光アシスト媒体５０を一定速度で移動した場合を用いる。この計算モデルについて、有限要素法解析を用いて、光アシスト媒体５０上の温度分布１９ｂについて計算する。図８（ｂ）に示す温度分布１９ｂがその計算結果である。
【０１２１】
上記計算モデルについて具体的に説明すると、図８（ａ）に示すように、平板上に一辺１００nmの正方形の熱源１８を２つ設け、熱源１８を固定した状態で、平板を走査方向１５の方向に一定速度で移動させるものである。平板の材質にはＴｂＦｅＣｏ合金を用い、材料物性値として、密度：７８７４（kg／m3）、比熱：０．４３５（J／g・K）、熱伝導率：８４（W／m・K）を用いている。また、熱源１８の温度を３００℃、平板の環境温度を２５℃とし、移動速度を２０（m/s）としている。図８（ｂ）に示すように、上記計算モデルによる温度分布１９ｂでは、熱源１８の箇所が最も温度が高く外周部になるほど温度が低くなる等温度曲線となっている。
【０１２２】
次に、上記具体例に対する従来例について具体的に説明する。まず、前記背景技術の項で説明した、図１１（ａ）・（ｂ）に示す従来の光アシスト用磁気ヘッド１００を例示する。この従来の光アシスト用磁気ヘッド１００では、図１１（ａ）に示すように、単独の円形開口としての光学的開口１１３ａを形成した金属膜１１２を備えている。なお、光学的開口１１３ａ以外については、前記具体例で挙げた本実施形態に係る光アシスト用磁気ヘッド１（および光アシスト媒体５０）と同一構成のものを用いる。また、図中１１５は、光アシスト媒体１５０の走査方向を示し、以下の説明では、便宜上、単に「走査方向１１５」と記載する。
【０１２３】
光学的開口１１３ａが光源の波長以下の直径を有する微小な単一の開口であるため、光アシスト媒体１５０は、１箇所の光学的開口１１３ａからのみの近接場１６１によってしか、加熱昇温されない。加熱された光アシスト媒体１５０の温度はすぐに低下してしまうため、温度分布１１９ａの形状は、幅が狭い形状となっている。これは、所望の温度まで光アシスト媒体１５０を昇温させることができないことを示している。
【０１２４】
次に、前記背景技術の項で説明した、図１２（ａ）・（ｂ）に示す従来の光アシスト用磁気ヘッド２００を例示して、他の従来技術について具体的に説明する。この従来の光アシスト用磁気ヘッド２００では、図１２（ａ）に示すように、単独の長方形（矩形）開口としての光学的開口１１３ｂを形成した金属膜１１２を備えている。なお、光学的開口１１３ａ以外については、前記具体例で挙げた本実施形態に係る光アシスト用磁気ヘッド１（および光アシスト媒体５０）と同一構成のものを用いる。
【０１２５】
上記光学的開口１１３ｂは単一の矩形開口であるため、本発明のように光学的開口１３が複数である場合のような、光学開口同士の間に存在する加熱を妨げる間隔がない。そのため、光アシスト媒体１５０は、常に近接場１６１によって加熱昇温されてしまう。このため走査方向１１５側（図右側）の光アシスト媒体１５０ほど熱が蓄積し、光アシスト媒体１５０上の温度分布１１９ｂの形状は走査方向１１５（図右側部分）の幅が広い形状（略雫形状）となってしまう。
【０１２６】
図７（ｂ）に示す温度分布１９ａの形状と比較すると、温度分布１１９ｂの図左側部分では、光学的開口１１３ｂの短軸方向と同等の幅を有しているが、温度分布１１９ｂの右側部分は幅が広くなってしまっている。このような温度分布では、記録マーク１５１は形成可能であるが、記録マーク１５１の幅は温度分布１１９ｂの最大幅に依存するため、その幅は広くなる。
【０１２７】
図１３（ａ）に、光学的開口を矩形開口にした場合におけるモデル条件を、図１３（ｂ）に計算結果の温度分布１１９ｃを示す。熱源１１８の形状は、１００nm×５００nmの矩形とした。その他の条件は図８（ａ）・（ｂ）を用いて説明した場合と同様である。計算結果は図１２（ｂ）のように、図８（ｂ）に比べて若干広がった温度分布１１９ｃとなっている。
【０１２８】
図８（ｂ）と図１３（ｂ）とに示す、上記２つのモデルの温度分布１９ｂ（本発明の具体例）・１１９ｃ（従来例）を比較し、記録密度がどれだけ向上するかを考察する。
【０１２９】
熱源１８または１１８の右端面より光アシスト媒体５０の走査方向１５または光アシスト媒体１５０の走査方向１１５（ｘ軸方向）に４００nm離れた点を原点とし、この原点に記録磁極１７または記録磁極１１７を設置した場合をモデル条件とする。原点でのｙ軸上の温度分布が急峻であるほど、記録マークの幅を狭めることができる。温度分布の急峻さを比較すると、形成される記録マーク幅を比較することができる。例えばｙ軸上の温度分布の最高温度に対して８０％以上の温度範囲内で記録が可能と設定すると、記録マーク幅は８０％以上の温度範囲の幅に依存する。
【０１３０】
本発明の具体例および従来例の計算結果の温度分布を比較したグラフを図９に示す。縦軸は最大値を１００として規格化している。開口が複数である本発明の光学的開口１３のモデルでは、最高温度に対して８０％以上の温度範囲での幅は２２０nm、開口形状が矩形である光学的開口１１３ｂのモデルでは２７２nmとなっており、複数の光学的開口１３が形成されている本発明の実施の形態では、矩形開口（光学的開口１１３ｂ）が１つ形成された従来例の場合に比べ、約２０％の幅を短くすることができる。記録マーク長さを一定とすると、記録マーク幅を２０％短くすることで、記録密度は２５％向上することが可能となる。
【０１３１】
これらの計算結果は一例であり、平板の材質や熱源の形状、移動速度等を変更すると計算結果は変化する。しかし、熱源の配置を本発明の光学的開口の配置とした場合、温度分布の広がりは矩形形状の熱源のものより急峻になるという傾向は同様である。
【０１３２】
〔実施の形態２〕
本発明の他の実施形態について図２（ａ）から図６（ｂ）に基づいて説明すれば以下の通りである。なお、説明の便宜上、実施の形態１で用いた部材と同一の機能を有する部材には同一の部材番号を付記し、その説明を省略する。
【０１３３】
図２（ａ）に示す光アシスト用磁気ヘッド２では、光学的開口１３の周辺に光散乱部１４が形成されていること、および、光源１０から照射される直線偏光の偏光方向は光アシスト媒体５０の走査方向１５に対して垂直となっている。上記走査方向１５に垂直とは、厳密に垂直である必要はなく、後述する以下、光散乱部１４による近接場６１の増強が生じるならば、略垂直であってもよい。
【０１３４】
光散乱部１４による近接場６１の増強について説明を行う。近接場増強以外の効果は実施の形態１と同様である。
【０１３５】
図２（ａ）は、本実施の形態の光アシスト用磁気ヘッド２を示す断面図であり、図２（ｂ）は本実施の形態の光アシスト用磁気ヘッド２を光アシスト媒体５０側から見た平面図である。
【０１３６】
本実施の形態は、上述した表面プラズモンポラリトンを用いた近接場の増強を、より積極的に利用したものである。光アシスト用磁気ヘッド２では、各光学的開口１３の周辺に、光散乱部１４が形成されている。この光散乱部１４は、光学的開口１３で発生した近接場や表面プラズモンポラリトンを散乱させることにより、近接場の増強を図るものである。本実施の形態では、上記光散乱部１４は、例えば、直線の偏光方向１６に対し平行な方向に沿って配置されている。
【０１３７】
実施の形態１では、光学的開口１３での表面プラズモンポラリトンを用いた近接場６１の増強を行ったが、記録マーク５１の幅を狭くするために最適な光学的開口１３の間隔と、近接場６１を増強するために最適な間隔は異なる。そのため、光学的開口１３を形成する間隔には制限が加わることとなる。
【０１３８】
一方、本実施の形態では、光学的開口１３ではなく光散乱部１４にて近接場６１の増強を行う。それゆえ、光学的開口１３については、近接場６１を増強するための間隔に制限されることなく、光学的開口１３の間隔や設置数を、設定することが可能である。
【０１３９】
つまり、常に記録マーク５１の幅を狭めるための最適な間隔で光学的開口１３を形成することができ、近接場６１の増強に関しては、光散乱部１４の形成箇所・間隔を調整することで行うことが可能である。
【０１４０】
光散乱部１４の形成数は１箇所でもよく、近接場６１の強度を増強することができる。形成数は、１箇所に限られることはなく、光散乱部１４を複数形成することもできる。光散乱部１４が複数形成されている場合、複数の光散乱部１４にて、表面プラズモンポラリトンの共鳴が生じ、さらなる近接場６１の増強が可能なため、より好ましい。
【０１４１】
光散乱部１４は、凸形状および凹形状の少なくとも一方の形状を有する微小構造物である。光散乱部１４の材質としては金属膜１２に用いられている材質に限られず、異なる材質を用いることもできる。つまり、金属膜１２に表面プラズモンポラリトンが伝搬しやすい材質である銀を用い、光散乱部１４には銀とは誘電率の異なる別の物質を埋め込むこともできる。この場合、光散乱部１４は、凸形状および凹形状の少なくとも一方の形状を有する微小構造物でなく、平面であっても構わない。光散乱部１４の形成方法としては、光学的開口１３と同様に、ＦＩＢ装置を使用し金属膜１２に凹形状の穴を形成する方法や、半導体作製で一般的に用いられるリソグラフィー技術を用いた形成方法などがある。
【０１４２】
光散乱部１４の形状・大きさについては特に限定されないが、光学的開口１３と同程度の大きさであることが好ましい。これにより、表面プラズモンポラリトンの伝達可能範囲に可能な限り多くの光散乱部１４を、近接場を増強する条件で配置することができ、近接場の増強率を高めることができる。
【０１４３】
光散乱部１４の有無による近接場６１の強度分布について、図３（ａ）を用いて説明する。図３（ａ）は金属膜１２を光源１０側より見た図である。円形の光学的開口１３が３箇所に等間隔で配置されており、複数の光学的開口１３に対して、光散乱部１４が所定間隔で形成されている。図３（ｂ）は、図３（ａ）にて光学的開口１３より発生する近接場の強度分布２１と図３（ａ）にて光散乱部１４が全く形成されていない場合での、近接場の強度分布２０とを表した図である。
【０１４４】
縦軸に近接場の強度を示しており、光散乱部１４が形成されていない場合の近接場の強度分布２０に対し、光散乱部１４を形成した場合の近接場の強度分布２１は、各々の光学的開口１３より発生する近接場の強度が大幅に増強されている。ここで光散乱部１４の最適な所定間隔は、光源１０の波長によって、変化する。また光散乱部１４の数を増やすと、近接場を、より増強することが可能となる。
【０１４５】
なお、上記近接場の強度の増強率は金属膜１２の厚みや表面形状によって大きく変化する。光学的開口１３や微小表面形状の周期、すなわち光散乱部１４を形成する所定間隔と増強される波長領域には一定の関係があるため、近接場の増強を行う場合、光源１０から照射される光の波長に応じて、光散乱部１４の最適な間隔が決定される必要がある。
【０１４６】
上記光散乱部１４が形成される金属膜１２の面については特に限定されるものではなく、いずれの面に形成されていてもよい。形成面にかかわらず、表面プラズモンポラリトンの共鳴による近接場の増強効果を得ることができる。しかし、光散乱部１４が形成される金属膜１２の面によって近接場６１の増強率は異なる。
【０１４７】
以下に、具体的な光散乱部１４の形成位置の一例を示す。
【０１４８】
図４（ａ）は、金属膜１２において光散乱部１４を形成した一例を示す斜視図である。また、図４（ｂ）〜（ｇ）は、光散乱部１４の具体的な形成例を示すものであり、図４（ａ）に示す金属膜１２のＡ−Ｂ断面図に相当する。
【０１４９】
図４（ａ）に示すように、金属膜１２の図中中央部に光学的開口１３が３箇所一列に形成されている。光散乱部１４は、１箇所の光学的開口１３に対応して形成されており、本実施の形態では、所定間隔で２箇所並んで形成された光散乱部１４・１４の対により、１箇所の光学的開口１３が挟まれた状態となっている。言い換えれば、３つの光学的開口１３が、金属膜１２の「縦方向」に沿って一列に並んで形成されているのに対して、２つの光散乱部１４と１つの光学的開口１３と２つの光散乱部１４が、金属膜１２の「横方向」に沿って一列に並んで形成されている。
【０１５０】
上述したように、光散乱部１４は、凹形状であってもよいし凸形状であってもよい。具体的には、図４（ｂ）に示すように、金属膜１２を貫通して形成される光学的開口１３に対して、凹形状の光散乱部１４は、貫通しないような「穴」の状態で形成される例を挙げることができる。一方、図４（ｃ）に示すように、凸形状の光散乱部１４は、金属膜１２の表面から突出するように形成される例を挙げることができる。
【０１５１】
ここで、金属膜１２において、入射光６０が照射される側の表面を「照射面」とし、その反対側の表面を「裏面」とすれば、図４（ｂ）・（ｃ）に示すように、光散乱部１４は、少なくとも照射面側に形成されていることが好ましい。図４（ｂ）〜（ｇ）においては、図中上側が照射面であり図中下側が裏面に相当する。入射光６０が入射する側の照射面に光散乱部１４が形成されているため、直線偏光である入射光６０が光学的開口１３に入射すると、周囲の光散乱部１４にも入射光が照射され、光学的開口１３に入射しなかった光も近接場となり金属膜１２の表面（照射面）を伝播する。これにより、金属膜１２の表面（照射面）において表面プラズモンポラリトンの共鳴が増加するため、近接場６１をさらに増強することができる。
【０１５２】
上記光散乱部１４は、図４（ｄ）・（ｅ）に示すように、照射面だけでなく裏面にも形成されていることが好ましい。なお、図４（ｄ）は、凹形状の光散乱部１４を形成する例を示しており、図４（ｅ）は凸形状の光散乱部１４を形成する例を示している。このように、金属膜１２の両面に光散乱部１４を形成することで、金属膜１２の表面（照射面および裏面の双方）において表面プラズモンポラリトンの共鳴を増加し、近接場６１を増強することができる。さらに、図４（ｄ）・（ｅ）では、光散乱部１４は照射面および裏面の双方において対称に形成されている。これによって、照射面および裏面のそれぞれにおいて、表面プラズモンポラリトンの共鳴が生ずる条件を同様の条件にできるため、共鳴の増加効果をより強めることが可能となる。
【０１５３】
なお、図４（ｄ）に示す例では、両面とも凹形状の光散乱部１４が形成されており、図４（ｅ）に示す例では、両面とも凸形状の光散乱部１４が形成されているが、もちろん本発明はこれに限定されるものではなく、一方の面に形成される光散乱部１４が凹形状であり、他方の面に形成される光散乱部１４が凸形状であってもよい。また、図示しないが、１つの光散乱部１４が凹凸を組み合わせた形状となっていてもよい。すなわち、本発明において用いられる光散乱部１４は前述したように凹形状または凸形状が好ましいが、もちろんこれに限定されるものではなく、凹凸を組み合わせた形状やその他の形状など、表面プラズモンポラリトンの共鳴を増強できるような微小構造であればよい。
【０１５４】
さらに、本発明では、図４（ｆ）・（ｇ）に示すように、金属膜１２の裏面のみに光散乱部１４が形成されていてもよい。なお、図４（ｆ）は、凹形状の光散乱部１４を形成する例を示しており、図４（ｇ）は凸形状の光散乱部１４を形成する例を示している。この場合、裏面のみにおいて表面プラズモンポラトリンの共鳴が増加することになるため、照射面側に光散乱部１４が設けられている図４（ｂ）〜（ｅ）の各場合と比較して、近接場６１の増強の程度は低くなる。したがって、近接場６１の大幅な増強が必要ないような場合には、裏面のみに光散乱部１４を設ければよい。また、近接場６１の増強のレベルをより細かく設定したいような場合には、照射面の光散乱部１４の数に対して、裏面の光散乱部１４の数を変えること等で対応することが可能である。
【０１５５】
光散乱部１４の深さは、光散乱部１４が凹形状である場合、入射光６０が、金属膜１２を光学的に貫通しない深さであることが好ましい。光散乱部１４から光が透過してしまうと、透過した部分から近接場６１が発生する。そのため、光学的開口１３以外の箇所で近接場６１の発生を望まない場合には、光散乱部１４の深さをあまり深くしないことが好ましい。例えば、金属膜１２の厚みが５０nm程度あれば、９０％以上の入射光６０を遮光できる場合、金属膜１２の膜厚と光散乱部１４の深さの差が５０nm以上であることが好ましい。
【０１５６】
次に、光散乱部１４を形成する所定間隔と近接場６１の増強率について説明する。
【０１５７】
図５（ａ）・（ｂ）に光散乱部１４の所定間隔と近接場６１の増強率についての計算結果を示す。図５（ａ）は計算に用いたモデルで、厚み１００nmの金属膜１２を横から見た模式的断面図となっている。金属膜１２には、幅１００nmの光学的開口１３が中心部に開いており、その周りを所定間隔にて凹形状の４箇所の光散乱部１４が配置されたものとなっている。
【０１５８】
ここで、光散乱部１４の幅、および、光散乱部１４同士の所定間隔を間隔Ｐとする。光散乱部１４の深さは５０nmで設定されている。波長λの入射光６０を光散乱部１４の設けられた金属膜１２の面から入射すると、他面より近接場６１が発生する。間隔Ｐを変更したときの、近接場の増強率について計算を行った。
【０１５９】
金属膜１２の材質は、表面プラズモンポラリトンが生じやすい金属の中から、Ａｇ（誘電率の実部ε’＝−６．５３、誘電率の虚部ε’’＝０．７４：λ＝４５９nm）、Ａｌ（誘電率の実部ε’＝−３０．７、誘電率の虚部ε’’＝７．１８：λ＝４５９nm）、Ａｕ（誘電率の実部ε’＝−１４．４、誘電率の虚部ε’’＝１．２１：λ＝６８８nm）を選んだ。金属の誘電率は波長λによって大きく異なるため、金属ごとに表面プラズモンポラリトンが生じやすい入射光波長を選んでいる。
【０１６０】
図５（ｂ）に上記の結果を示す。銀（Ａｇ）およびアルミニウム（Ａｌ）では、間隔Ｐが１００nm以上１５０nm以下の場合、金（Ａｕ）では間隔Ｐが１５０nm以上２５０nm以下の場合に、近接場６１の増強率が高くなっていることが示されている。このように、光散乱部１４の配置と近接場６１の増強率には相関関係があり、効率的に増幅するためには適正な光散乱部１４の配置が必要である。
【０１６１】
また、入射光６０の波長λや金属膜１２の材質が異なれば、最適な間隔Ｐは変化する。このため、上記の条件に応じて最適な間隔Ｐが設定されることが好ましい。さらに本計算例では、金属膜１２の厚み、光学的開口１３の幅、光散乱部１４の深さを固定しているが、これらの値が変わっても増強率は増減する。
【０１６２】
上記計算例では、光散乱部１４の数を４箇所に固定しているが、光散乱部１４の数は多いほど増強率が向上する。ただし、表面プラズモンポラリトンを利用した近接場６１の増幅を行っているため、光学的開口１３を中心として、表面プラズモンポラリトンの伝播長外の距離にある光散乱部１４は増強に寄与できない。つまり表面プラズモンポラリトンの伝播長内に可能な限り多くの光散乱部１４を配置するほうが増強率は高くなる。このためには、光散乱部１４の間隔Ｐは可能な限り短いほうが良い。
【０１６３】
以上の計算結果より、近接場６１の増強率を高めるためには、間隔Ｐは金属膜１２の材質や入射光６０の波長λに適した値で、かつ、最小の値が設定されることが好ましい。
【０１６４】
光散乱部１４の間隔Ｐの長さは、特に限定されないが、入射光６０の波長λの１／１０以上１／２以下であることが好ましい。
【０１６５】
図７（ｂ）に示す計算結果は、材質による差はあるが、入射光６０の波長λに対して、間隔Ｐがλ／１０からλ／２の範囲で近接場の増強効果を示す傾向が明らかとなっている。この範囲内で最小の間隔Ｐを選び、光散乱部１４を複数配置すれば、より増強率を高くすることができる。
【０１６６】
光散乱部１４を用いた、近接場６１の増強は、上述したような、光源１０からの光の偏光方向１６が光アシスト媒体５０の走査方向１５に対し垂直な場合だけでなく、平行な場合であっても可能である。
【０１６７】
例えば、図６（ａ）に示す光アシスト用磁気ヘッドの模式図のように、磁界発生機構１１に形成された記録磁極１７を通り、偏光方向１６の図左側方向に沿う直線上に、まず、金属膜１２には、光学的開口１３が３箇所形成され、さらに光散乱部１４が３箇所形成されていてもよい。また、図６（ｂ）に示す光アシスト用磁気ヘッドの模式図のように、光学的開口１３同士の間に光散乱部１４が設置されていてもよい。これらの配置は一例であり、適宜変更が可能である。
【０１６８】
近接場は、光学的開口１３の端部が光源１０からの光の偏光方向に垂直な場合に集中する傾向があるため、図６（ａ）・（ｂ）に示す偏光方向１６で近接場６１を発生させると、光学的開口１３の中心部に近接場６１が集中し、より光アシスト媒体５０上の温度分布を急峻にすることができる。そのため、共に近接場の増強が可能な配置となっている。ただし、この配置では、光学的開口１３も近接場の増強に関わってくるため、光学的開口１３の所定間隔を近接場６１の増強に適したものにしなくてはならない。このため、光アシスト媒体５０上の温度分布の観点から光学的開口１３の所定間隔の設定が制限される。
【０１６９】
上記のように、光散乱部１４を設けることで近接場６１を増強すれば、光源１０の強度を小さくしても、強い近接場６１を発生することが可能である。金属膜１２に入射する光源１０の強度が小さければ、近接場６１が発生する光学的開口１３以外での光源１０からの熱の伝播を防止し、金属膜１２上の温度も低く抑えることができる。その結果、光アシスト媒体５０上の温度分布も急峻にすることが可能となる。つまり、近接場６１の増強率を高めると、消費電力を抑えることができ、かつ、より高密度な記録を行うことができる。
【０１７０】
本実施の形態では、さらに、上述した光アシスト用磁気ヘッド２を備える磁気記録装置を提供することができる。
【０１７１】
磁気記録装置としては、ハードディスクドライブなどを挙げることができる。これらにおいて、大容量の記録情報を扱うことが可能となる。
【０１７２】
なお、本発明は、以上説示した各構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施例にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【０１７３】
以上のように、本発明では、光アシスト用磁気ヘッドにおいて光アシスト媒体上の温度分布の幅を狭くすることができるため、大容量での記録・再生が可能となる。そのため、本発明は、各種光アシスト用磁気ヘッドや、これを用いた各種記録・再生装置、磁気記録装置およびその部品を製造する分野に利用することができるだけでなく、さらには、それらを利用する光情報記録・再生に関わる分野に広く応用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１７４】
【図１】（ａ）は、本発明の一実施形態について示すものであって、光アシスト用磁気ヘッドおよび光アシスト媒体の模式的断面図であり、（ｂ）は、（ａ）に示す光アシスト用磁気ヘッドを光アシスト媒体側から見た模式的平面図である。
【図２】（ａ）は、本発明の一実施形態について示すものであって、光アシスト用磁気ヘッドおよび光アシスト媒体の模式的断面図であり、（ｂ）は、（ａ）に示す光アシスト用磁気ヘッドを光アシスト媒体側から見た模式的平面図である。
【図３】（ａ）は、本発明の他の実施形態について示すものであって、光アシスト用磁気ヘッドおよび光アシスト媒体の模式的平面図であり、（ｂ）は、（ａ）に示す光アシスト用磁気ヘッドを光アシスト媒体側から見た平面図である。
【図４】（ａ）は、本発明の他の実施形態について示すものであって、金属膜を示す模式的斜視図であり、（ｂ）から（ｇ）は、（ａ）のＡ−Ｂ断面に相当する、光散乱部の形成例を示す模式的断面図である。
【図５】（ａ）は、本発明の他の実施形態について示すものであって、金属膜を示す模式的断面図であり、（ｂ）は光散乱部の間隔Ｐと近接場の増強率の関係を示したグラフである。
【図６】（ａ）・（ｂ）は、本発明の他の実施形態について示すものであって、光アシスト用磁気ヘッドを光アシスト媒体側から見た模式的平面図である。
【図７】（ａ）は、本発明の一実施形態について示すものであって、光アシスト用磁気ヘッドを光アシスト媒体側から見た模式的平面図であり、（ｂ）は（ａ）に対応する温度分布を示す図である。
【図８】（ａ）は、本発明の一実施形態について示すものであって、光アシスト用磁気ヘッドを加熱昇温した場合のモデル図であり、（ｂ）は、（ａ）に対応する光アシスト媒体上の温度分布を示す図である。
【図９】図８（ｂ）記載の温度分布１９ｂと図１２（ｂ）記載の温度分布１１９ｃとを比較したグラフである。
【図１０】（ａ）は、従来技術を示すものであって、光アシスト用磁気ヘッドおよび光アシスト媒体の模式的断面図であり、（ｂ）・（ｃ）は従来の光アシスト用磁気ヘッドを光アシスト媒体側から見た模式的平面図である。
【図１１】（ａ）は、従来技術を示すものであって、光アシスト用磁気ヘッドを光アシスト媒体側から見た模式的平面図であり、（ｂ）は（ａ）に対応する温度分布を示す図である。
【図１２】（ａ）は、従来技術を示すものであって、光アシスト用磁気ヘッドを光アシスト媒体側から見た平面図である。（ｂ）は（ａ）に対応する温度分布を示す図である。
【図１３】（ａ）は、従来技術について示すものであって、光アシスト用磁気ヘッドを加熱昇温した場合のモデル図であり、（ｂ）は、（ａ）に対応する光アシスト媒体上の温度分布を示す図である。
【符号の説明】
【０１７５】
１・２    光アシスト用磁気ヘッド
１０    光源
１１    磁界発生機構
１２    金属膜
１３    光学的開口
１４    光散乱部
１５    光アシスト媒体の走査方向
１６    偏光方向
１７    記録磁極（電磁変換部）
１８    熱源
１９ａ・１９ｂ    温度分布
２０    近接場の強度分布（光散乱部なし）
２１    近接場の強度分布（光散乱部あり）
５０    光アシスト媒体
５１    記録マーク
５２    基板
６０    入射光
６１    近接場
【図１】
0004509941.tif 000002
【図２】
0004509941.tif 000003
【図３】
0004509941.tif 000004
【図４】
0004509941.tif 000005
【図５】
0004509941.tif 000006
【図６】
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【図７】
0004509941.tif 000008
【図８】
0004509941.tif 000009
【図９】
0004509941.tif 000010
【図１０】
0004509941.tif 000011
【図１１】
0004509941.tif 000012
【図１２】
0004509941.tif 000013
【図１３】
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