用于控制近場傳感器和寫入磁極間隔的設(shè)備和方法
【專利說明】用于控制近場傳感器和寫入磁極間隔的設(shè)備和方法
[0001 ] 背景
[0002]為了響應(yīng)對更高磁性儲存容量的增加需求，設(shè)想了接近或大于ITb/英寸的區(qū)域比特(bit)密度。滿足該目標所需的小于50nm的比特尺寸在其中超順磁的不穩(wěn)定性影響儲存的數(shù)據(jù)的壽命的范圍。隨著記錄介質(zhì)的晶粒體積減小來增加記錄的信息的區(qū)域密度，超順磁的不穩(wěn)定性變成問題。當晶粒體積V足夠小，使得不再能保持不等式KuV/ksT>70時，超順磁的影響是最明顯的，其中Ku是材料的磁晶各向異性的能量密度，ks是波爾茲曼常數(shù)(Boltzmann)，和T是絕對溫度。當不滿足該不等式時，熱能可使儲存的比特消磁。隨著降低晶粒尺寸來增加區(qū)域密度，對于給定的Ku和溫度T達到閾值，使得不再易于形成穩(wěn)定的數(shù)據(jù)儲存。
[0003]可通過有具有非常高Ku的材料形成的記錄介質(zhì)來改善熱穩(wěn)定性。但是，使用可用的材料時，記錄頭不能提供充分的或足夠高的磁性寫入場來在這種介質(zhì)上寫入。因此，已經(jīng)提出通過在施加磁場來寫入到介質(zhì)之前或約與此同時使用熱能來加熱記錄介質(zhì)上的局部區(qū)域以輔助記錄過程，來克服記錄頭場限制。
[0004]熱輔助磁記錄(HAMR)通常指局部加熱記錄介質(zhì)來降低矯頑力的概念。這允許在通過熱源導(dǎo)致的臨時磁性軟化時，施加的磁性寫入場更容易地引導(dǎo)磁化。HAMR允許使用在室溫下具有更大的磁性各向異性的小晶粒介質(zhì)，來確保充分的熱穩(wěn)定性，這對于以增加的區(qū)域密度記錄而言是理想的。HAMR可施加到任意類型的磁性儲存介質(zhì)，包括傾斜的介質(zhì)、縱向介質(zhì)、垂直介質(zhì)和圖案化介質(zhì)。通過加熱介質(zhì)，降低Ku或矯頑力，從而磁性寫入場足以寫入到介質(zhì)。一旦介質(zhì)冷卻到環(huán)境溫度，矯頑力的數(shù)值足夠高，以確保記錄的信息的熱穩(wěn)定性。
[0005]對于熱輔助磁記錄，可將例如可見光、紅外或紫外光的電磁波引導(dǎo)到數(shù)據(jù)儲存介質(zhì)的表面上，來升高局部化區(qū)域的溫度以促進轉(zhuǎn)換。已提出眾所周知光波導(dǎo)例如固體浸沒透鏡(SIL)，固體浸沒鏡(SH0，和模式折射率透鏡用于減少介質(zhì)上受到電磁輻射的區(qū)域。因為衍射限制的光學(xué)效果，僅僅使用SIL、SIM，和模式折射率透鏡不足以實現(xiàn)高區(qū)域密度記錄所需的焦斑尺寸。將金屬釘和其它近場傳感器(NFT)設(shè)計設(shè)置在波導(dǎo)的焦點處，并用來進一步濃縮能量，并將其引導(dǎo)到記錄介質(zhì)表面上的小區(qū)域上。
[0006]概述
[0007]本文所述的各種實施方式總體涉及用于控制熱輔助的磁性記錄(HAMR)中所用的寫入頭中近場傳感器與寫入磁極間隔的設(shè)備和方法。在一方面中，提供一種設(shè)備，其包括鄰近空氣承載表面的波導(dǎo)、包括具有垂直于空氣承載表面的側(cè)面的粧近場傳感器，和鄰近該波導(dǎo)的寫入磁極。寫入磁極包括相對于空氣承載表面以非垂直角度延伸朝向空氣承載表面的第一部分，和接觸第一部分并包括延伸朝向和垂直地接觸空氣承載表面的側(cè)面的第二部分。第二部分或?qū)懭氪艠O限定垂直于空氣承載表面的粧的側(cè)面以及延伸朝向并垂直地接觸空氣承載表面的寫入磁極的第二部分的側(cè)面之間的間隙。
[0008]在另一方面中，提供一種制備磁性記錄頭的方法，所述方法包括在與基材平行的平面上圖案化近場傳感器粧和近場傳感器盤，沉積設(shè)置在與基材平行的平面上的絕緣層，平坦化包括絕緣層、近場傳感器粧和近場傳感器盤的表面，圖案化至少部分地覆蓋表面的散熱器和蝕刻阻擋層(etch stop)，在散熱器頂部并接觸散熱器地沉積斜面層，蝕刻斜面層來形成斜面的散熱器，去除蝕刻阻擋層，和圖案化在斜面層和絕緣層頂部并接觸斜面層和絕緣層的寫入磁極。
[0009]在本發(fā)明中:
[0010]〃圖案沉積〃或〃圖案沉積〃指一種或多種工藝，其中以通過模板例如研磨形成的圖案的形式沉積層，并可包括濺射、蒸發(fā)或蒸汽沉積；以及
[0011]〃磁極〃和〃寫入磁極〃互換使用，指使用熱輔助的磁性記錄(HAMR)時，用來將數(shù)據(jù)記錄到介質(zhì)所用的磁性寫入磁極。
[0012]以上概述并不是用來描述本發(fā)明的各個實施方式或者每個實現(xiàn)形式。下面的附圖和詳細描述將更具體地列舉這些實施方式。
[0013]附圖簡要說明
[0014]在說明書全文中參考附圖，其中相同的附圖標記表示相同的元件。附圖沒有按比例繪制，并不應(yīng)構(gòu)造成包括具有所示的相對形狀或厚度的特征。附圖只用于說明性目的，只為顯示提供的制品的重要成分。附圖中，
[0015]圖1是硬盤驅(qū)動滑塊的透視視圖，其包括一種實施方式的提供的設(shè)備。
[0016]圖2是提供的設(shè)備的實施方式的橫截面視圖。
[0017]圖3A-3M是連續(xù)的透視視圖，顯示用于制備提供的磁性寫入頭的方法。
[0018]圖4是圖表，顯示用于實施方式的設(shè)備模型的磁場隨蝕刻阻擋層長度變化。
[0019]圖5是圖表，顯示用于使用實施方式的設(shè)備的模型的介質(zhì)溫度和寫入頭溫度比例(MH比例)隨著散熱器盤和近場傳感器盤偏移的變化。
[0020]圖6是圖表，顯示用于使用實施方式的設(shè)備的模型的20mW輸入功率時的介質(zhì)溫度。
[0021]圖7是圖表，顯示用于使用實施方式的設(shè)備的模型的最大溫度梯度，介質(zhì)溫度升高450度。
[0022]圖8是圖表，顯示用于使用實施方式的設(shè)備的模型的在最大溫度的80%時溫度分布的最寬跨道寬度隨在其它圖中顯示的相同偏移的變化。
[0023]附圖不一定按比例繪制。附圖中使用相同的標記來指示相同的組件。但是，應(yīng)理解在給定的圖中使用標記來指示組件無意于限制在另一圖中用相同標記標出的組件。
[0024]詳細描述
[0025]在以下說明書中，參照形成說明書一部分的系列附圖，以示意性方式描述本發(fā)明的幾種【具體實施方式】。應(yīng)理解，設(shè)想了其它實施方式且在不偏離本發(fā)明的范圍或精神時可制備其它實施方式。因此，以下發(fā)明詳述不應(yīng)理解為限制性的。
[0026]除非另有說明，本說明書和權(quán)利要求書中使用的表示特征尺寸、數(shù)量和物理性質(zhì)的所有數(shù)字應(yīng)理解為在所有情況下用術(shù)語“約”修飾。因此，除非有相反的說明，否則，在本說明書和所附權(quán)利要求書中所述的數(shù)值參數(shù)是近似值，可根據(jù)本領(lǐng)域技術(shù)人員利用本發(fā)明的教導(dǎo)試圖獲得的所需性質(zhì)而變化。使用端值表示的數(shù)值范圍包括該范圍內(nèi)包含的所有數(shù)值(例如1至5的范圍包括1，1.5，2，2.75，3，3.80，4和5)和該范圍內(nèi)的任意范圍。
[0027]本發(fā)明總體涉及寫入頭，其用于磁性記錄裝置例如硬盤驅(qū)動。具體來說，本發(fā)明涉及熱輔助的磁性記錄(HAMR)，其可用來增加磁性介質(zhì)的區(qū)域數(shù)據(jù)密度。在HAMR裝置中，在升高的溫度下，在特殊構(gòu)造的磁性介質(zhì)的儲存層中記錄信息比特。使用熱量可克服超順磁的影響，其本來可限制介質(zhì)的區(qū)域數(shù)據(jù)密度。這樣，HAMR裝置可包括磁性寫入頭，其用于遞送電磁能來加熱小的受限的介質(zhì)區(qū)域(斑)，同時該磁性寫入頭向介質(zhì)施加磁場用于記錄。
[0028]實現(xiàn)小的受限的熱斑的方法之一是使用光學(xué)近場傳感器(NFT)，例如等離子體光學(xué)天線或光圈，其位于靠近硬盤驅(qū)動滑塊的空氣承載表面?？蓮墓庠?例如激光偶極子)將光發(fā)射進入集成進入滑塊的光學(xué)器件。這種集成的光學(xué)器件的一種示例包括波導(dǎo)，其由折射率之間分別具有高對比的芯層和包覆層形成。波導(dǎo)中的光傳播可通過光學(xué)聚集元件，例如平面固體浸沒鏡(Psno來引導(dǎo)。PS頂可將能量濃縮進入NFT JFT導(dǎo)致能量以非常小的斑點遞送到介質(zhì)。
[0029]波導(dǎo)、NFT和PS頂是在滑塊中形成的集成的光學(xué)器件的示例。集成的光學(xué)器件的場通常與基材上光學(xué)器件裝置的構(gòu)造有關(guān)，有時與電子組件一起形成功能系統(tǒng)或子系統(tǒng)。例如，可通過波導(dǎo)在組件之間轉(zhuǎn)移光，使用層沉積技術(shù)在基材上構(gòu)建該波導(dǎo)。這些波導(dǎo)可形成為多層材料，中間的層具有較高的折射率(例如，氧化鉭)，且頂部/底部包覆層具有較低的折射率?？梢灶愃频姆绞叫纬善渌鈱W(xué)組件，包括如上所述的NFT和PSHL
[0030]在HAMR滑塊中，從光源例如激光偶極子將光發(fā)射進入這些集成的光學(xué)器件組件。把光發(fā)射進入滑塊的方法之一是通過在滑塊中制造的光學(xué)波導(dǎo)或柵格耦合器從外部安裝的激光器發(fā)射。另一種方式是將激光光源例如激光偶極子設(shè)置進入滑塊，稱為滑塊中的激光器(LiS)的光遞送。在滑塊中的激光器構(gòu)造中，光從激光偶極子的發(fā)射面發(fā)射進入光學(xué)波導(dǎo)?；瑝K中的激光器光遞送可在晶片水平集成，且可適于大量生產(chǎn)。
[0031]圖1是硬盤驅(qū)動滑塊的透視視圖，其包括所述的近場傳感器。HAMR滑塊100包括激光偶極子102，其位于HAMR滑塊100頂部，并靠近HAMR滑塊100的尾部邊緣表面104。激光偶極子102靠近寫入頭106遞送光，其具有在HAMR滑塊100的空氣承載表面108上的一邊緣。在裝置操作中，空氣承載表面108面向移動的介質(zhì)表面(未顯示)，并固定靠近該移動的介質(zhì)表面。
[0032]激光偶極子102提供電磁能，來在靠近寫入頭106的點處加熱介質(zhì)。在HAMR滑塊100之內(nèi)集成的形成光學(xué)耦合組件例如波導(dǎo)110