(57)【要約】【課題】高密度記録が可能で、光利用効率および信頼性を向上させた光アシスト磁気ヘッドおよび光アシスト磁気ディスク装置を提供することを目的とする。【解決手段】この光アシスト磁気ヘッド１は、浮上スライダ２の後端面２ａに、半導体レーザからのレーザ光を出射する光導波路５と、磁気抵抗センサ３と、薄膜磁気トランスデューサ４とを集積し、光導波路５の出射端５ｃに磁気ギャップ３４を形成している。近接場光の位置と薄膜磁気トランスデューサにより形成される磁界との距離は最短となる。そのため、近接場光によって加熱されると同時又は直後に記録されるため、熱拡散の影響は無視でき、レーザ光の利用効率を高めることができる。また、加熱部が熱拡散により広がらないため、記録部分を狭めることができ、高密度化が可能となる。【選択図】図１
2007052918.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
記録媒体を有するディスクの回転によって浮上走行する浮上スライダと、
前記浮上スライダに設けられ、半導体レーザからのレーザ光を出射端から前記記録媒体に出射して前記記録媒体を加熱する光導波路と、
前記浮上スライダに設けられ、前記レーザ光によって加熱された前記記録媒体の部分に磁気ギャップに形成された磁界によって情報を記録する薄膜磁気トランスデューサとを備え、
前記磁気ギャップは、前記光導波路の前記出射端のレーザ光出射位置あるいはその近傍に形成されていることを特徴とする光アシスト磁気ヘッド。
【請求項２】
前記磁気ギャップは、近接場光発生用のギャップを兼ねていることを特徴とする請求項１に記載の光アシスト磁気ヘッド。
【請求項３】
前記磁気ギャップは、前記記録媒体の記録トラックを横切る方向に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の光アシスト磁気ヘッド。
【請求項４】
前記磁気ギャップは、前記記録媒体の記録トラックと平行な方向に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の光アシスト磁気ヘッド。
【請求項５】
前記光導波路は、その上に前記薄膜磁気トランスデューサと前記記録媒体の記録信号を検出する磁気抵抗センサとが順次形成されていることを特徴とする請求項１に記載の光アシスト磁気ヘッド。
【請求項６】
前記光導波路は、その上に前記磁気抵抗センサと前記薄膜磁気トランスデューサが順次形成されていることを特徴とする請求項１に記載の光アシスト磁気ヘッド。
【請求項７】
前記半導体レーザは、前記記録媒体に平行にレーザ光を出射するように前記浮上スライダに設けられ、前記光導波路は、前記半導体レーザからの前記レーザ光を反射させて前記出射端から出射させるミラーを備えたことを特徴とする請求項１に記載の光アシスト磁気ヘッド。
【請求項８】
前記半導体レーザは、前記記録媒体に平行にレーザ光を出射するように前記浮上スライダに設けられ、前記光導波路は、前記半導体レーザからの前記レーザ光を案内する導光路と、前記導光路と交差するように設けられた光導波路と、前記導光路と前記光導波路の交差部に設けられ、前記導光路によって案内された前記レーザ光を反射して前記出射端から出射させるミラーとを備えたことを特徴とする請求項１に記載の光アシスト磁気ヘッド。
【請求項９】
前記導光路は、光ファイバであることを特徴とする請求項８に記載の光アシスト磁気ヘッド。
【請求項１０】
前記半導体レーザは、出射面に微小開口を有する微小金属体を供えたことを特徴とする請求項１に記載の光アシスト磁気ヘッド。
【請求項１１】
前記磁気ギャップを形成する磁極先端部は、前記半導体レーザからの前記レーザ光により前記光導波路の前記出射端に形成された近接場光を微小化することを特徴とする請求項１に記載の光アシスト磁気ヘッド。
【請求項１２】
記録媒体を有して回転するディスクに対してスイングアームにより光アシスト磁気ヘッドを走査して情報を記録する光アシスト磁気ディスク装置において、
前記光アシスト磁気ヘッドは、
前記ディスクの回転によって浮上走行する浮上スライダと、
前記浮上スライダに設けられ、半導体レーザからのレーザ光を出射端から前記記録媒体に出射して前記記録媒体を加熱する光導波路と、
前記浮上スライダに設けられ、前記レーザ光によって加熱された前記記録媒体の部分に磁気ギャップに形成された磁界によって情報を記録する薄膜磁気トランスデューサとを備え、
前記磁気ギャップは、前記光導波路の前記出射端のレーザ光出射位置あるいはその近傍に形成されていることを特徴とする光アシスト磁気ディスク装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光アシスト磁気ヘッド及び光アシスト磁気ディスク装置に関し、特に、高密度記録が可能で、光利用効率および信頼性を向上させた光アシスト磁気ヘッド及び光アシスト磁気ディスク装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ハード磁気記録装置（ＨＤＤ）の記録密度は年率１００％で増大しており、実験段階では、６０Ｇｂｐｓｉを超えるに至っている。しかし、超常磁性効果や、磁気ヘッドのギャップ幅の狭窄の難しさから、そろそろ従来型のＨＤＤの記録密度の限界が見え、１００〜３００Ｇｂｐｓｉが限界と言われている。また、その限界を超えるものとして、光アシスト磁気記録が期待されている。
【０００３】
ここで、超常磁性効果とは、特に隣接磁区の形成する磁界により対象磁区の磁化が乱されて記録情報が失われていく現象である。これを防ぐには、磁化の大きな磁気媒体を使用することが一つの手段であるが、通常の磁気ヘッドでは記録できなくなる。それを解決する手段として、光アシスト磁気記録が提案されている。これは、レーザ光の照射により記録媒体をキュリー温度付近まで加熱してその磁化を下げたところで記録する方法である。
【０００４】
この光アシスト磁気記録においては、レーザ光によって加熱された所だけが記録されるため、レーザ光のスポット径を小さくすることにより、磁気ギャップの幅よりも狭い幅の記録が可能となるため、高記録密度化に好適である。１００Ｇｂｐｓｉ以上の記録密度を達成するためには、トラック幅を０．１μｍ以下にする必要がある。このサイズの光スポットを得るためには、近接場光の利用が必須となる。この方法を用いた従来の光アシスト磁気記録・再生ヘッドとして、例えば、磁気ヘッドに光導波路を集積したものが知られている（非特許文献１参照。）。
【０００５】
図１１は、その従来の光磁気ヘッドを示す。この光アシスト磁気ヘッド１は、浮上スライダ２の後端面２ａに、光導波路５と、再生用に磁気抵抗効果を用いた磁気抵抗センサすなわちＧＭＲ（Giant-magnetoresistive）センサ３と、薄膜磁気トランスデューサ４を順に積層したものであり、光導波路５中に光導波路レンズを形成して導波路出射端５ｃでの光スポットを微細化することにより高密度化を目指している。この方式では、光導波路５の出射端５ｃから出射される近接場光７ａにより磁気ディスク６の基板６ｂ上に形成された磁気記録層６ａを加熱した後、薄膜磁気トランスデューサ４の漏れ磁界により記録するものである。なお、２ｂは、エアベアリング面であり、磁気記録層６ａ上を浮上走行する。
【非特許文献１】Ｔｅｃｈ‐Ｄｉｇ．Ｏｐｔｉｃａｌ Ｄａｔａｓｔｏｒａｇｅ ２０００， ＰＤ−２３（２０００）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、従来の光アシスト磁気ヘッドによると、光導波路５と薄膜磁気トランスデューサ４との間にＧＭＲセンサ３を配置した構成であるので、光導波路５の出射端５ｃと薄膜磁気トランスデューサ４の磁気ギャップの位置が離れているため、光導波路５の出射端５ｃから出射される近接場光７ａにより磁気ディスクの磁気記録層６ａを加熱した後、かなり遅れて薄膜磁気トランスデューサ４の磁気ギャップ部の磁界により記録することから、その間の熱拡散により加熱部が冷え、レーザ光の利用効率が悪くなるという問題がある。
【０００７】
また、熱勾配もなだらかになるため、記録部が広がりやすいという問題がある。さらに、レーザ光によってＧＭＲセンサ３が加熱されやすく、ＧＭＲセンサ３の感度が熱揺らぎの影響を受け、再生出力が不安定、あるいは比較的熱に弱いＧＭＲセンサ３が劣化するという問題がある。
【０００８】
また、この光アシスト磁気ヘッドは、光導波路内のレンズにより固体浸（ソリッドイマージョン）型の集光を行っているが、この集光方法では、コアの屈折率の分だけ小さな光スポットが形成できる。しかし、せいぜい大気中の光スポット径の２分の１程度であり、青色レーザ（波長４０５ｎｍ）を用いても０．２μｍ程度が限界であり、高密度に記録するには限界がある。
【０００９】
また、この光アシスト磁気ヘッドでは、光導波路にどのようにレーザ光を導入するかが提案されていない。通常、レーザと光導波路とのカップリング効率は悪く、それを高めるにはサイズの大きな光学素子が必要となるため、特別の工夫が必要となるとともに、ヘッドの高さが高くなると、全体の体積記録密度が低下するという問題がある。ＨＤＤのような非可換ディスクでは、体積記録密度は重要な尺度であり、これが低下することは致命的となる。
【００１０】
従って、本発明の目的は、高密度記録が可能で、光利用効率および信頼性を向上させた光アシスト磁気ヘッドおよび光アシスト磁気ディスク装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、上記目的を達成するために、記録媒体を有するディスクの回転によって浮上走行する浮上スライダと、前記浮上スライダに設けられ、半導体レーザからのレーザ光を出射端から前記記録媒体に出射して前記記録媒体を加熱する光導波路と、前記浮上スライダに設けられ、前記レーザ光によって加熱された前記記録媒体の部分に磁気ギャップに形成された磁界によって情報を記録する薄膜磁気トランスデューサとを備え、前記磁気ギャップは、前記光導波路の前記出射端のレーザ光出射位置あるいはその近傍に形成されていることを特徴とする光アシスト磁気ヘッドを提供する。
この構成により、近接場光の位置と薄膜磁気トランスデューサにより形成される磁界との距離は最短となる。そのため、近接場光によって加熱されると同時又は直後に記録されるため、熱拡散の影響は無視でき、レーザ光の利用効率を高めることができる。また、加熱部が熱拡散により広がらないため、記録部分を狭めることができ、高密度化が可能となる。さらに、磁気抵抗センサの加熱を低減できるため、磁気抵抗センサの感度が熱の影響を受けず、高信頼性でＳＮ比が高く、超寿命が可能となる。
【００１２】
本発明は、前記目的を達成するために、記録媒体を有して回転するディスクに対してスイングアームにより光アシスト磁気ヘッドを走査して情報を記録する光アシスト磁気ディスク装置において、前記光アシスト磁気ヘッドは、前記ディスクの回転によって浮上走行する浮上スライダと、前記浮上スライダに設けられ、半導体レーザからのレーザ光を出射端から前記記録媒体に出射して前記記録媒体を加熱する光導波路と、前記浮上スライダに設けられ、前記レーザ光によって加熱された前記記録媒体の部分に磁気ギャップに形成された磁界によって情報を記録する薄膜磁気トランスデューサとを備え、前記磁気ギャップは、前記光導波路の前記出射端のレーザ光出射位置あるいはその近傍に形成されていることを特徴とする光アシスト磁気ディスク装置を提供する。
この構成により、小型、軽量、かつ、微小光スポットの形成が可能な光アシスト磁気ヘッドが使用でき、高密度の光アシスト磁気ディスク装置を提供することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、近接場光の位置と薄膜磁気トランスデューサにより形成される磁界との距離は最短となる。そのため、近接場光によって加熱されると同時又は直後に記録されるため、熱拡散の影響は無視でき、レーザ光の利用効率を高めることができる。また、加熱部が熱拡散により広がらないため、記録部分を狭めることができ、高密度化が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図１（ａ）〜（ｄ）は、本発明の第１の実施の形態に係る光アシスト磁気ヘッドを示す。同図（ａ）は、正面図、同図（ｂ）は、Ａ部における光アシスト磁気ヘッド長手方向の断面図、同図（ｃ）は、同図（ａ）中の矢印Ｒ方向から見た側面図、同図（ｄ）は、底面図である。
【００１５】
この光アシスト磁気ヘッド１は、同図（ａ）に示すように、浮上スライダ２の後端面２ａに、光導波路５と、磁気抵抗センサ３と、薄膜磁気トランスデューサ４とを集積し、同図（ｂ）に示すように、光導波路５の出射端５cに形成される近接場光のサイズを微小化する矩形の開口１１aが形成された金属膜１１を配置したものである。この光アシスト磁気ヘッド１は、浮上スライダ２の凹部２ｃを有するエアベアリング面２ｂにより、磁気ディスク６の基板６ｂ上に形成された磁気記録層６ａ上を浮上走行して磁気記録層６ａに対して情報を記録・再生するものである。なお、本明細書おいて、浮上スライダ２の長手方向において浮上スライダ２に近い方を下、遠い方を上とする。
【００１６】
磁気抵抗センサ３は、ここでは通常のＧＭＲ（Giant-magnetoresistive）を用いており、同図（ｂ）に示すように、スピンバルブ膜３０と、スピンバルブ膜３０に接続された左右一対の電極３１ａ，３１ｂ（ただし、同図（ｂ）において、電極３１ａは、電極３１ｂと対称な位置にあるため見えていない）と、スピンバルブ膜３０および電極３１ａ，３１ｂの両側に形成された絶縁膜３２ａ，３２ｂと、絶縁膜３２ａ，３２ｂを挟むように形成された下部磁気シールド膜３３および上部磁気シールド膜３４とを備え、スピンバルブ膜３０と差交する、磁気記録層６ａからの磁界の強度を、スピンバルブ膜３０の抵抗変化として検出するものである。なお、上部磁気シールド膜３４は、薄膜磁気トランスデューサ４の下部ヨークを兼ねている。
【００１７】
薄膜磁気トランスデューサ４は、同図（ｂ）に示すように、上部磁極４０ａ，ヨーク部４０ｂ，上部ヨーク接合部４０ｃからなる上部ヨーク４０を備え、下部ヨーク接合部３４ｂと上部ヨーク接合部４０ｃとを接合することにより、上部磁気シールド膜３４および上部ヨーク４０からなる磁気回路４１を構成し、磁気回路４１と差交するように薄膜コイル４２を巻回し、下部磁極３４ａと上部磁極４０ａとの間に磁気ギャップ４３を形成したものである。なお、同図（ｂ），（ｄ）において、４５ａ，４５ｂは絶縁膜である。
【００１８】
薄膜コイル４２の両端は、同図（ｃ）に示すように、それぞれ引き出し部４２ａおよびパッド４２ｂが形成されており、パッド４２ｂから供給された薄膜コイル４２に流れる電流に比例して磁気ギャップ４３に磁界４４が発生し、その磁界４４により磁気記録層６ａに記録を行う。なお、記録媒体として、遷移金属と希土類金属からなるフェリ磁性体を使用する場合には、加熱によって読み出し磁化の強度を上げることができ、その場合には、再生時に照射による加熱の効果を利用するために、磁気抵抗センサ３は、光アシスト磁気ヘッド１の後側に形成するとよい。それによって、記録層６ａの加熱された部分だけからの信号を再生できるため、記録感度を上げられるのみならず、再生時の隣接トラックからのクロストークを下げることができる。
【００１９】
図２（ａ）から（ｅ）は、光導波路５の詳細を示す。光導波路５は、ＳｉＮからなる誘電体膜５０と、誘電体膜５０の上下に配置されたＡｇからなる金属薄膜５１ａ，５１ｂとから構成される。
【００２０】
図２（ａ）に示す光導波路５の誘電体膜５０は、入射端５ａから数ミクロン幅で平行に形成されており、磁気ギャップ４３に相当する部位から先細り形状のテーパー部５ｂを有し、金属薄膜５１ａ，５１ｂも誘電体膜５０と同様の形状を呈し、先端で３０ｎｍ幅を有する。誘電体膜５０と金属薄膜５１ａ，５１ｂの厚さは、それぞれ５０ｎｍ、３０ｎｍである。また、上下の金属薄膜５１ａ，５１ｂの形状を非対称にしてもよい。これにより、光導波路中心に最大強度を有し、カットオフのモード（ＨＥ11モード）７ｂの励起を抑えることができ、更にテーパー部５ｂの金属薄膜５１ａ，５１ｂの幅を磁極３４ａ，４０ａの幅よりも狭くしているので、光導波路５による磁気記録層６ａの加熱領域を磁気ギャップ４３の幅よりも狭くすることができる。
【００２１】
ここで、金属薄膜５１ａ，５１ｂの材質としては、Ａｇのほか、Ａｌなど導電性の高いものが、プラズモン励起効率が高くて好ましいが、それらに限定されるものではなく、パーマロイなどの磁極材料も可能である。なお、この場合は、磁気回路用の金属膜のみで、光導波路用の金属膜は不要にできる。ただし、この場合、光導波路内に固体浸型のレンズを形成することにより、出射端での光スポット径を絞る必要がある。また、近接場光のサイズよりも小さな開口やスリット、金属散乱体、複数の金属散乱体で形成したギャップなどを設けることにより、近接場光の大きさを更に小さくすることができる。
【００２２】
この構成により、光導波路５の入射端５ａから入射したレーザ光は、光導波路５内を伝播し、テーパー部５ｂで集光され、出射端５ｃから近接場光７ａを出射する。この際、光導波路５内では、図２（ｂ）に示すように、金属薄膜５１ａ，５１ｂと誘電体膜５０の境界部において、界面に最大強度を有する表面プラズモンモード（ＨＥモード）７ｂが励起される。このモードは、光導波路５の断面サイズに対してカットオフを持たないモードであり、光導波路５の幅および厚さを波長以下に狭めても光導波路５内を効率よく伝播できる。
【００２３】
なお、光導波路５は、フォトニック結晶により形成することにより、出射端５ｃにおいて、効率よく微小スポットを形成することが可能となる。
【００２４】
図２（ｃ）に示す光導波路５は、光導波路用の金属薄膜５１ｂを誘電体膜５０の片側にのみ形成したものである。この場合、近接場光７ａは磁気ギャップ４３により接近させることができる。また、近接場光７ａは金属薄膜５１ｂ側で最大強度となるのが好ましい。
【００２５】
図２（ｄ）に示す光導波路５は、誘電体膜５０をＬ字状にし、角部に平面ミラー５３を形成して入射端５ａから入射するレーザ光を平面ミラー５３により９０度曲げるようにしたものである。これにより、ヘッド１側面からのレーザ光入射が可能となり、ヘッド１の高さをその分小さくすることができる。
【００２６】
図２（ｅ）に示す光導波路５は、図２（ｄ）に示す平面ミラー５３の代わりに、集光性を有する非球面ミラー５４を被着形成したものである。図示しない半導体レーザからの平行ビーム７ｃは、非球面ミラー５４によって反射され、集光点から近接場光７ａが出力される。これにより、テーパー部５ｂ無しに集光することができ、光利用効率を上げることが可能となる。
【００２７】
しかし、上記の方式によって形成される出射端５ｃでのスポット径は、せいぜい波長の２分の１程度であり、それ以下に絞るには、金属遮光体で形成した微小開口、ドーナツ型の開口や金属散乱体などを近接場光の出力位置に設ける必要がある。
【００２８】
図３（ａ）から（ｅ）は、微小開口やスリットを有する微小金属体、金属散乱体、複数の金属散乱体を光導波路５の出射端５ｃに配置した例を示す。
【００２９】
図３（ａ）は、矩形の開口１１ａが形成された金属膜１１を示す。金属膜１１は、光導波路５の出射端５ｃに配置することにより、近接場光の大きさを微小化することができる。この場合、レーザ光の偏光方向１２が矩形の短辺に平行となるようにレーザ光を入射することにより、出射光を増大できるので、出射光の大きさを大幅に狭めることができるため、出射効率を高め、記録密度の増大が可能となる。
【００３０】
図３（ｂ）は、金属片１１ｂを出射端５ｃに配したものである。このような金属片であっても近接場光を形成することができる。
【００３１】
図３（ｃ）は、台形状の金属膜１１ｃ、１１ｃの上底を対向させて配したものである。この２枚の金属膜１１ｃ、１１ｃを照射する収束光の偏光方向１２を２枚の金属膜１１ｃ、１１ｃを横切るように配することにより、それぞれの金属膜１１ｃ、１１ｃで励起されるプラズモンの位相が逆となり、両者がダイポールアンテナとして働くため、更に近接場の発生効率を高めることができる。
【００３２】
図３（ｄ）は、図３（ｃ）の金属膜の配置を９０度ずらしたものであるが、図３（ｃ）と同様の効果を奏する。
【００３３】
図３（ｅ）は、短径が長径の３分の１となる楕円形の金属膜１１ｅ、１１ｅを長径の先端同士を相対して並べたものである。短径が長径の３分の１となる楕円形の金属膜のものでも、プラズモン励起の効率を更に向上させることができ、発生するプラズモンの幅を更に狭めることができる。
【００３４】
この第１の実施の形態の光アシスト磁気ヘッドによれば、磁気ギャップ４３の幅よりも狭い近接場光により、磁気記録層６ａの微小部分の加熱が可能となり、その加熱により抗磁力の低下した部分のみ磁極３４ａ，４０ａからの漏れ磁界４４により記録することができ、高密度の光アシスト磁気記録が可能となり、磁気抵抗センサ３による信号再生が可能となる。また、光アシスト磁気記録の一般的特長として、抗磁力の高い磁気記録膜にも記録することができ、超常磁性効果による消磁の影響を減じられるため、高密度の磁気記録に好適なヘッドを提供することができる。さらに、近接場光微小化手段を光導波路５の出射端５ｃに配置して出射光の大きさを微小化することができ、出射効率を高め、記録密度の増大が可能となる。
【００３５】
図４は、第２の実施の形態に係る光アシスト磁気ヘッドを示す図である。この光磁気ヘッド１は、第１の実施の形態において、図示しない半導体レーザを浮上スライダ２上に配置し、光導波路５への光導入系として、光ファイバ９と、集光面８ａに反射膜８ｂを被着形成したガラスからなる非球面ミラー８との組合せを用いたものである。すなわち、光ファイバ９のコア９ａに図示しない半導体レーザからの平行ビーム７ｃが入射すると、光ファイバ９の出力光７ｄを非球面ミラー８の集光面８ａにより光導波路５の入射端５ａに集光する。これにより、単一モードの光ファイバ９を使用した場合、直径はクラッド９ｂも含めて１００μｍであり、非球面ミラー８もそれと同程度のサイズに加工することが可能であり、それによって浮上スライダ２の高さ約３００μｍに対して、３割増し程度の高さに抑えることができる。なお、近接場光微小化手段は省略してある。
【００３６】
また、光ファイバ９にレーザ光を入射するための光源である半導体レーザ（図示せず）は、浮上スライダ２上に配置する。これにより、光アシスト磁気ヘッド１の側面からレーザ光入射が可能となり、光アシスト磁気ヘッド１のサイズを小さくすることができる。なお、半導体レーザは、光アシスト磁気ヘッド１を支持して走査するためのスイングアームあるいはサスペンション上に取り付けてもよい。これにより、半導体レーザの発熱の磁気抵抗センサ３等に与える影響を避けることができ、高信頼性を保つことができ、かつ、ヘッドの重量を軽くでき、高速走査が可能となる。
【００３７】
図５は、本発明の第３の実施の形態に係る光アシスト磁気ヘッドを示す。同図（ａ）は、正面図、同図（ｂ）は、半導体レーザの出射面を示す図である。この光アシスト磁気ヘッド１は、図２（ｄ）に示す構成において、半導体レーザ１０を光導波路５の入射端５ａに直結したものである。半導体レーザ１０の活性層１０ａのサイズは、２×０．１μｍ程度であるが、半導体レーザ１０内部での発振モードのサイズは２〜３μｍ径程度と広がっている。一方、光導波路５のサイズは、３×０．１１μｍであるため、それとマッチするように、半導体レーザ１０の出力位置に開口１１ａを有する金属膜１１を配置する。金属膜１１により半導体レーザ１０内部への反射光とレーザ内部の発振モードの位相が同位相となるように金属膜１１の位置を調整することにより、開口１１ａは、半導体レーザ１０に対して損失を与えず、また、開口１０ａのサイズを光導波路５のサイズ（３×０．１１μｍ）に揃えることにより、光損失を最小限に抑えて、レーザ光を光導波路５内に入射させることが可能となる。出射端５cに微小開口１１ａを形成した金属膜１１を配置する。このように構成することで、出力されるレーザ光のサイズをさらに小さくすることができ、高密度で記録媒体に記録することが可能となる。
【００３８】
本発明の第３の実施の形態に係る光アシスト磁気ヘッドによると、磁気ギャップの幅よりも狭い近接場光により、磁気記録層６ａの微小部分の加熱が可能となり、その過熱により抗磁量の低下した部分のみ上部磁極付近の漏れ磁界により記録することができ、高密度の光アシスト磁気記録が可能となる。また、光アシスト磁気記録の一般的特徴として、抗磁力の高い磁気記録膜にも記録することができ、超常磁性効果による消磁の影響を減少することができるため、高密度の磁気記録に適した光アシスト磁気ヘッドを提供することができる。
【００３９】
図６は、本発明の第４の実施の形態に係る光アシスト磁気ヘッドを示し、同図（ａ）は正面図、同図（ｂ）は要部詳細図である。この光アシスト磁気ヘッド１は、図４に示す構成において、非球面ミラー８の入射面８ｃに半導体レーザ１０を直結したものである。半導体レーザ１０の活性層１０ａから出射されたレーザ光は、非球面ミラー８で反射され、光導波路５に導かれる。光導波路５の上に薄膜磁気トランスデューサ４と磁気抵抗センサ３が順次形成されている。また、光導波路５の出射端５ｃに微小開口１１ａを形成した金属膜１１を配置する。このように構成することで、出力されるレーザ光のサイズをさらに小さくすることができ、高密度で記録媒体に記録することが可能となる。また、製造が容易で、小型化が図れる。
【００４０】
図７は、本発明の第５の実施の形態に係る光アシスト磁気ヘッドを示し、同図（ａ）は光アシスト磁気ヘッドの主要部を示す断面図、同図（ｂ）はレーザ光出力面側の端面図、同図（ｃ）は上面図である。この光アシスト磁気ヘッド１は、光導波路５と、光導波路５の表面に集積された薄膜磁気トランスデューサ４とを有する。
【００４１】
光導波路５は、本実施の形態では、例えば、基板６０の上に形成されたＳｉＯ2クラッド層８０と、ＳｉＯ2クラッド層８０の上に形成されたＳｉＮコア層８１と、ＳｉＮコア層８１を覆うように形成されたＳｉＯ2クラッド層８２と、その上に形成されたＳｉＯ2平坦化埋め込み層８６とからなる。
【００４２】
薄膜磁気トランスデューサ４は、パーマロイ等の軟磁性体からなるコア２４、ヨーク２７および磁極部８３から構成され、光導波路５の出射端に磁気ギャップ４３を有する磁気回路４１と、磁気回路４１のコア２４に巻回されたコイル２５（２５ａ，２５ｂ）、コイル２５ａ，２５ｂからそれぞれ延在する一対のリード線２８、および一対のリード線２８の先端にそれぞれ設けられたパッド２９から構成され、光導波路５の上面に配置されたＣｕ薄膜からなるコイル部２１とを備える。なお、磁気ギャップ４３と一対の磁極先端部８４とからギャップ部８５を構成する。
【００４３】
次に、光アシスト磁気ヘッド１の製造方法の一例を説明する。基板６０上に光導波路５を形成した後、ＳｉＯ2等からなる絶縁膜８７により平坦化を行い、その後に薄膜磁気トランスデューサ４を形成する。すなわち、通常の薄膜プロセスによりＣｕ薄膜からなる下部コイル２５ａをスパッタリングおよびリソグラフィにより形成し、さらに絶縁膜２３により平坦化埋め込みを行い、Ｃｕ薄膜からなるコア２４、上部コイル２５ｂおよびヨーク２７を絶縁膜２６に埋め込んで形成する。このようにしてコイル部２１を完成する。その後、導波路出射端上に、磁極部８３及び磁気ギャップ４３をスパッタリングおよびリソグラフィにより形成し、本実施の形態の光アシスト磁気ヘッド１を完成する。磁極部８３は、絶縁膜に埋め込んで両者の表面が同一平面となるように作製する。
【００４４】
次に、この第５の実施の形態の動作を説明する。記録時は、レーザ光１０ｂと磁界を磁気記録媒体（図示せず）の同一場所に印加することが可能であるので、レーザ光の照射によって磁気記録媒体の記録部を昇温してその部分の保磁力を下げ、変調磁界により記録を行う、いわゆる光アシスト磁気記録を行う。本実施の形態では、レーザ光１０ｂのサイズは特に制限されていない。レーザ光１０ｂの照射により、レーザ光１０ｂのサイズと同程度の記録領域が加熱され、その加熱領域内に位置する磁極先端部８４から発生する磁界により記録がなされる。その記録領域のサイズは、磁極先端部８４の長さ（以下「ギャップ幅」という。）と磁気ギャップ４３の長さ（以下「ギャップ長」という。）程度となる。再生時は、磁気記録媒体からの漏れ磁界上を磁気ギャップ４３が通過する時に磁極部８３に入射する磁束の変化をコイル２５により電流に変換することにより、記録媒体に記録された情報を再生する。
【００４５】
上述した第５の実施の形態によれば、光導波路５に薄膜磁気トランスデューサ４のギャップ部８５を配置した構成であるので、非常に小型な光磁気素子を提供できる。また、磁気記録媒体を近接場光により加熱昇温して記録するため、室温で保磁力の高い媒体でも記録でき、記録の安定性を増すことができる。また、再生時にも近接場光を記録マークに照射できるため、室温において磁化が弱く、昇温によって磁化が増加するＴｅＦｅＣｏ等の膜を使用して、昇温により再生感度を増大させることも可能である。その場合には、半導体レーザを連続的に点灯してもよく、また、記録マーク位置に同期してパルス的に点灯してもよい。前者の場合には、同期が不要なため、点灯回路を単純化でき、後者の場合には、レーザ光のエネルギー効率を上げることができ、出射部の加熱を防ぐことができる。また、コイル２５から磁気ギャップ４３までの距離を１０μｍ程度あるいはそれ以下に短縮できるとともに、磁極部８３の幅を広くすることができるので、磁気抵抗を下げることができる。また、コイル２５はコア２４に円筒状に巻回しているため、円盤状に巻回する場合に比べてコイル長を短くできるので、電気抵抗を減らすことができる。従って、これらにより高速度・高密度の記録が可能となる。
【００４６】
図８は、本発明の第６の実施の形態に係る光アシスト磁気ヘッドの光導波路の出射端を示す。この光アシスト磁気ヘッド１は、光導波路の出射端に開口９０を有する遮光体２２を形成し、その遮光体２２の上に磁気ギャップ４３を形成したものであり、遮光体２２の材料としては、Ａｕを用いることができるが、ＡｇやＡｌ等の金属材料でもよい。
【００４７】
なお、遮光体２２は、磁極部８３と同一平面をなし、磁極部８３を囲むように形成してもよい。これにより、開口と磁気ギャップ４３とが同一平面上に形成されるため、それぞれの加工精度を上げることができる。
【００４８】
図８（ａ）〜（ｆ）は、開口９０とギャップ４３の変形例を示す。図８（ａ）は、開口９０のサイズを磁気ギャップ４３よりも一回り大きく形成した例であり、開口９０は、主に磁気ギャップ４３の記録上流側Ａに広く形成されている。このため、レーザ光の出力を比較的大きくできるとともに、磁気ギャップ４３での磁界が印加される直前に磁気記録媒体を加熱し、昇温されたところで記録がなされるため、効率良く加熱ができる。
【００４９】
図８（ｂ）は、極磁部８３の先端に台形状の上底を対向させギャップ幅を狭くした例であり、これにより、磁気記録媒体の昇温部をギャップ幅よりも狭くできる。磁極先端部８４では、通常周辺部に磁界が広がり、その漏れ磁界により、記録幅が抑えられ、記録トラック幅を狭くすることが難しいが、この例によれば、ギャップ４３の間隔で決まる近接場光により、記録幅が抑えられるため、より高密度の記録が可能となる。また、記録媒体の記録トラックと平行な方向にギャップを形成することとなり、先に記録したマークを消去しながら記録をすることができ、これにより高密度記録が可能になる。また、ギャップを９０度回転したように配すると、記録媒体の記録トラックと垂直な方向にギャップを形成することになり、ギャップ４３の間隔で決まる近接場光により、記録幅が抑えられるため、より高密度の記録が可能となる。
【００５０】
図８（ｃ）は、開口９０の中に開口９０のサイズよりも小さな微小金属体９１を形成した例である。このように開口９０を微小金属体９１に対し同軸上に形成することにより、開口９０のサイズがレーザの波長の１／１０と微小な場合でも伝播光を放出でき、レーザ光の強度を増すことができる。また、中心の微小金属体９１により、近接場光を散乱したり、微小金属体９１において励起されるプラズモンから放射される近接場光を記録媒体の昇温に利用することができ、さらに高強度のレーザ光を使用することが可能となる。
【００５１】
図８（ｄ）は、一対の磁極先端部８４，８４を相対向するように形成した例であり、これにより、磁気ギャップ４３及び磁極先端部８４をより微細に加工でき、磁界印加範囲を狭めることができる。開口９０は、この磁気ギャップ４３を含むように大きく形成してもよく、また磁気ギャップ４３の内側に形成してもよい。これらによりさらに記録範囲を狭めることができ、高密度化が可能となる。
【００５２】
図８（ｅ），（ｆ）は、一対の磁極先端部８４，８４の一方の近傍に開口９０を設け、その磁極先端部８４付近の磁気記録媒体のみを加熱昇温し、他方の磁極先端部８４周辺の温度上昇をできるだけ抑えるものである。磁気ギャップ４３下のギャップ垂直方向（紙面に垂直方向）の磁界は、それぞれの磁極先端部８４において最大となり、それぞれの磁極先端部８４での磁界方向は互いに反対方向となる。従って、この構成により、その磁界の一方向が通る記録媒体の一部のみを加熱することができ、微小領域の光アシスト磁気記録が可能となり、さらに高密度化ができる。この構成では、磁界が記録媒体に対しての垂直部分のみを使用するため、実質的に単極方の磁極が形成され、特に垂直磁気記録媒体の記録に適し、垂直磁気記録において微小領域の記録を可能とする。
【００５３】
上述した第６の実施の形態によれば、第５の実施の形態と同様の効果が得られるとともに、レーザ光１０ｂのサイズが開口９０程度となるため、加熱領域を微細化でき、記録媒体の記録部分以外の加熱を低減することができる。また、図８(ｂ)を除いて開口９０以外の部分のレーザ光は遮光体２２により反射されてレーザに戻り、レーザ発振に寄与するため、光利用効率を高めることができる。また、開口９０と磁気ギャップ４３両者の重ね合わせにより、記録領域を限定できるため、それぞれ単独で行うよりも微小な記録マークが形成でき、高密度化が可能となる。また、開口９０と磁気ギャップ４３両者の重ね合わせにより、垂直方向の磁界が存在する部分のみを記録できるため、垂直磁気媒体の記録に適した光磁気ヘッドが構成できる。
【００５４】
図９に、本発明の第７の実施の形態に係る光アシスト磁気ヘッドを示す。この第７の実施の形態は、光導波路の出射端に開口９０を有する遮光体２２と、遮光体２２の開口９０上に２つの磁気ギャップ４３ａ，４３ｂを有する磁気回路（図示せず）と、２つの磁気ギャップ４３ａ，４３ｂに入射する磁束の変化をそれぞれ独立して検出するコイル部（図示せず）とを有する。
【００５５】
図９（ａ）は、中心に位置する共通磁極部８３ａと、その両側に位置する個別磁極部８３ｂとを有し、中心の磁極先端部８４ａを共通にして、左右に磁気ギャップ４３ａ，４３ｂを介して磁極先端部８４ｂを形成したものである。コイル部のコイルは独立して２個有するが、コア中心部は共通磁極部８３ａに接続され、構造の簡素化がなされている。遮光体２２は、単一の開口９０を有し、単一の開口９０から出力されるレーザ光は、両方の磁気ギャップ４３ａ，４３ｂを同時に照射する。この構成により、独立に磁界を変調できるギャップ部が２つ相接近して形成されるため、この素子を用いて、相隣接した２つの記録トラック（図示せず）に対し同時に記録・再生を行うことができ、記録再生の転送レートを２倍にできる。なお、磁気ギャップの個数は２つに限らず、さらに用途に応じて増加することが可能である。また、磁気ギャップは、面発光型半導体レーザ上に形成してもよい。なお、このとき、遮光体２２は電極を兼ねてもよい。
【００５６】
図９（ｂ）は、図９（ａ）の変形例であり、遮光体２２に対角線上に２つの開口９０ａ，９０ｂを形成し、２つの開口９０ａ，９０ｂの上部に磁気ギャップ４３ａ，４３ｂを配置したものである。これにより、記録領域を開口９０ａ，９０ｂのサイズで規定でき、記録領域の微小化、高密度化が可能となる。
【００５７】
図９（ｃ）は、図９（ａ）のさらに別の変形例であり、遮光体２２に対向するように２つの開口９０ａ，９０ｂを形成し、４つの個別の磁極部８４によって２つの開口９０ａ，９０ｂの上部に磁気ギャップ４３ａ，４３ｂを配置したものである。これにより、磁気回路の構成の自由度を増すことができる。また、２つのコア（図示せず）を相対向して配置するため、面発光型半導体レーザに適用する場合に特に適する変形例である。
【００５８】
図１０は、本発明の第８の実施の形態に係る光磁気ディスク装置を示す。この光磁気ディスク装置１００は、Ｐｔ／Ｃｒ等の垂直磁気記録層１０３を有する磁気ディスク１０１と、磁気ディスク１０１を回転するためのモータ１０２と、垂直磁気記録層１０３上を浮上走行して、垂直磁気記録層１０３に記録・再生を行う第１乃至第７の実施の形態と同様の光アシスト磁気ヘッド１０４と、この光アシスト磁気ヘッド１０４を支えるスイングアーム１０５と、スイングアーム１０５を走査するためのボイスコイルモータ１０６と、記録時には記録信号を処理し、光アシスト磁気ヘッド１０４のレーザ光を変調し、再生時には光アシスト磁気ヘッド１０４からの光強度信号を用いて記録情報を再生する信号処理回路１０７と、記録・再生時にモータ１０２やボイスコイルモータ１０６を制御する制御回路１０８とを備える。光アシスト磁気ヘッド１０４としては、例えば、第１の実施の形態のものを用いることができる。
【００５９】
半導体レーザは、スイングアーム１０５あるいはサスペンダ１０９上に配置されている。また、半導体レーザは、レーザ光を案内する光ファイバと光学的に接続されている。サスペンダ１０９は、ヘッド１０４の自重、浮上力とのバランスで一定の浮上高さを与えるばね力を有する。
【００６０】
この構成において、記録時には、信号入力に基づいて強度変調されたレーザ光が半導体レーザから出射され、光導波路５の出射端５ｃから出射された近接場光は近接場光微小化手段によって微小化され、その直下に配置された垂直磁気記録層１０３に入射して、記録層１０３を加熱し、磁極４０ａ，３４ａ間に流れる磁界４４によって情報が記録される。また、再生時には、磁気記録層１０３からの磁界の強度を磁気抵抗センサ３によって検出する（図1参照）。また、記録・再生時には、ヘッド１０４から出射した光を記録層１０３上の特定の記録トラック（図示せず）上に移動し、かつ、トラッキングさせる必要がある。これは、ボイスコイルモータ１０６の駆動による位置制御により行う。すなわち、磁気ディスク１０１のアドレス情報を読み取り、その情報に基づいて形成した駆動信号により、ボイスコイルモータ１０６を駆動してヘッド１０４を所定のトラック付近に移動させた後、ボイスコイルモータ１０６とビームスポット走査型半導体レーザの駆動により、精細に所定のトラックを追従させる。
【００６１】
この第８の実施の形態によれば、小型・軽量の光磁気ヘッドを磁気ディスクの記録・再生に使用することができ、高速記録・再生、高密度、特に高体積記録密度の光アシスト磁気記録・再生が可能なディスク装置を提供することが可能となる。なお、ヘッド自体、小型・軽量であるため、このヘッド全体を圧電素子（図示せず）により、駆動させて精細なトラッキングをさせてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る光アシスト磁気ヘッドに関し、（ａ）は正面図、（ｂ）はＡ部における光アシスト磁気ヘッド長手方向の断面図、（ｃ）は（ａ）中の矢印Ｒ方向から見た側面図、（ｄ）は底面図である。。
【図２】（ａ）〜（ｅ）は、本発明の第１の実施の形態に係る光導波路を示す図である。
【図３】（ａ）〜（ｅ）は、本発明の第１の実施の形態に係る光導波路の出射端を示す図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態に係る光アシスト磁気ヘッドを示す図である。
【図５】本発明の第３の実施の形態に係る光アシスト磁気ヘッドに関し、（ａ）は正面図、（ｂ）は半導体レーザの出射面を示す図である。
【図６】本発明の第４の実施の形態に係る光アシスト磁気ヘッドに関し、（ａ）は正面図、（ｂ）は要部詳細図である。
【図７】本発明の第５の実施の形態に係る光アシスト磁気ヘッドに関し、（ａ）は光アシスト磁気ヘッドの主要部を示す断面図、（ｂ）はレーザ光出力面側の端面図、（ｃ）は上面図である。
【図８】（ａ）〜（ｆ）は、本発明の第６の実施の形態に係る光アシスト磁気ヘッドのレーザ出射端を示す図である。
【図９】（ａ），（ｂ），（ｃ）は、本発明の第７の実施の形態に係る光アシスト磁気ヘッドのレーザ出射端を示す図である。
【図１０】本発明の第８の実施の形態に係る光磁気ディスク装置を示す図である。
【図１１】従来の光磁気ヘッドを示す図である。
【符号の説明】
【００６３】
１  光アシスト磁気ヘッド
２  浮上スライダ
２ａ  後端面
２ｂ  エアベアリング面
２ｃ  凹部
３  磁気抵抗センサ
４  薄膜磁気トランスデューサ
５  光導波路
５ａ  入射端
５ｂ  テーパー部
５ｃ  出射端
６  磁気ディスク
６ａ  記録層
６ｂ  基板
７ａ  近接場光
７ｂ  モード
７ｃ  平行ビーム
７ｄ  出力光
８  非球面ミラー
８ａ  集光面
８ｂ  反射膜
８ｃ  入射面
９  光ファイバ
９ａ  コア
９ｂ  クラッド
１０  半導体レーザ
１０ａ  活性層
１０ｂ  レーザ光
１１，１１ｃ，１１ｅ  金属膜
１１ａ  開口
１１ｂ  金属片
１２  偏光方向
１３  開口
１４  微小金属体
２１  コイル部
２２  遮光体
２２，２３  絶縁膜
２４  コア
２５  コイル
２５ａ  下部コイル
２５ｂ  上部コイル
２６  絶縁膜
２７  ヨーク
２８  リード線
２９  パッド
３０  スピンバルブ膜
３１ａ，３１ｂ  電極
３２ａ，３２ｂ  絶縁膜
３３  下部磁気シールド膜
３４  上部磁気シールド膜
３４ａ  下部磁極
３４ｂ  下部ヨーク接合部
４０  上部ヨーク
４０ａ  上部磁極
４０ｂ  ヨーク部
４０ｃ  上部ヨーク接合部
４１  磁気回路
４２  薄膜コイル
４２ａ  引き出し部
４２ｂ  パッド
４３，４３ａ，４３ｂ  磁気ギャップ
４４  磁界
５０  誘電体膜
５１ａ，５１ｂ  金属薄膜
５３  平面ミラー
５４  非球面ミラー
６０  基板
８０  クラッド層
８１  コア層
８２  クラッド層
８３  磁極部
８３ａ  共通磁極部
８３ｂ  個別磁極部
８４，８４ａ，８４ｂ  磁極先端部
８５  ギャップ部
８６  ＳｉＯ2平坦化埋め込み層
８７  絶縁膜
９０，９０ａ，９０ｂ  開口
９１  微小金属体
１００  光磁気ディスク装置
１０１  磁気ディスク
１０２  モータ
１０３  垂直磁気記録層
１０４  光アシスト磁気ヘッド
１０５  スイングアーム
１０６  ボイスコイルモータ
１０７  信号処理回路
１０８  制御回路
１０９  サスペンダ
【図１】
2007052918.tif 000003
【図２】
2007052918.tif 000004
【図３】
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【図４】
2007052918.tif 000006
【図５】
2007052918.tif 000007
【図６】
2007052918.tif 000008
【図７】
2007052918.tif 000009
【図８】
2007052918.tif 000010
【図９】
2007052918.tif 000011
【図１０】
2007052918.tif 000012
【図１１】
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