用于控制近场传感器和写入磁极间隔的设备和方法
【专利说明】用于控制近场传感器和写入磁极间隔的设备和方法
[0001 ] 背景
[0002]为了响应对更高磁性储存容量的增加需求，设想了接近或大于ITb/英寸的区域比特(bit)密度。满足该目标所需的小于50nm的比特尺寸在其中超顺磁的不稳定性影响储存的数据的寿命的范围。随着记录介质的晶粒体积减小来增加记录的信息的区域密度，超顺磁的不稳定性变成问题。当晶粒体积V足够小，使得不再能保持不等式KuV/ksT>70时，超顺磁的影响是最明显的，其中Ku是材料的磁晶各向异性的能量密度，ks是波尔兹曼常数(Boltzmann)，和T是绝对温度。当不满足该不等式时，热能可使储存的比特消磁。随着降低晶粒尺寸来增加区域密度，对于给定的Ku和温度T达到阈值，使得不再易于形成稳定的数据储存。
[0003]可通过有具有非常高Ku的材料形成的记录介质来改善热稳定性。但是，使用可用的材料时，记录头不能提供充分的或足够高的磁性写入场来在这种介质上写入。因此，已经提出通过在施加磁场来写入到介质之前或约与此同时使用热能来加热记录介质上的局部区域以辅助记录过程，来克服记录头场限制。
[0004]热辅助磁记录(HAMR)通常指局部加热记录介质来降低矫顽力的概念。这允许在通过热源导致的临时磁性软化时，施加的磁性写入场更容易地引导磁化。HAMR允许使用在室温下具有更大的磁性各向异性的小晶粒介质，来确保充分的热稳定性，这对于以增加的区域密度记录而言是理想的。HAMR可施加到任意类型的磁性储存介质，包括倾斜的介质、纵向介质、垂直介质和图案化介质。通过加热介质，降低Ku或矫顽力，从而磁性写入场足以写入到介质。一旦介质冷却到环境温度，矫顽力的数值足够高，以确保记录的信息的热稳定性。
[0005]对于热辅助磁记录，可将例如可见光、红外或紫外光的电磁波引导到数据储存介质的表面上，来升高局部化区域的温度以促进转换。已提出众所周知光波导例如固体浸没透镜(SIL)，固体浸没镜(SH0，和模式折射率透镜用于减少介质上受到电磁辐射的区域。因为衍射限制的光学效果，仅仅使用SIL、SIM，和模式折射率透镜不足以实现高区域密度记录所需的焦斑尺寸。将金属钉和其它近场传感器(NFT)设计设置在波导的焦点处，并用来进一步浓缩能量，并将其引导到记录介质表面上的小区域上。
[0006]概述
[0007]本文所述的各种实施方式总体涉及用于控制热辅助的磁性记录(HAMR)中所用的写入头中近场传感器与写入磁极间隔的设备和方法。在一方面中，提供一种设备，其包括邻近空气承载表面的波导、包括具有垂直于空气承载表面的侧面的粧近场传感器，和邻近该波导的写入磁极。写入磁极包括相对于空气承载表面以非垂直角度延伸朝向空气承载表面的第一部分，和接触第一部分并包括延伸朝向和垂直地接触空气承载表面的侧面的第二部分。第二部分或写入磁极限定垂直于空气承载表面的粧的侧面以及延伸朝向并垂直地接触空气承载表面的写入磁极的第二部分的侧面之间的间隙。
[0008]在另一方面中，提供一种制备磁性记录头的方法，所述方法包括在与基材平行的平面上图案化近场传感器粧和近场传感器盘，沉积设置在与基材平行的平面上的绝缘层，平坦化包括绝缘层、近场传感器粧和近场传感器盘的表面，图案化至少部分地覆盖表面的散热器和蚀刻阻挡层(etch stop)，在散热器顶部并接触散热器地沉积斜面层，蚀刻斜面层来形成斜面的散热器，去除蚀刻阻挡层，和图案化在斜面层和绝缘层顶部并接触斜面层和绝缘层的写入磁极。
[0009]在本发明中:
[0010]〃图案沉积〃或〃图案沉积〃指一种或多种工艺，其中以通过模板例如研磨形成的图案的形式沉积层，并可包括溅射、蒸发或蒸汽沉积；以及
[0011]〃磁极〃和〃写入磁极〃互换使用，指使用热辅助的磁性记录(HAMR)时，用来将数据记录到介质所用的磁性写入磁极。
[0012]以上概述并不是用来描述本发明的各个实施方式或者每个实现形式。下面的附图和详细描述将更具体地列举这些实施方式。
[0013]附图简要说明
[0014]在说明书全文中参考附图，其中相同的附图标记表示相同的元件。附图没有按比例绘制，并不应构造成包括具有所示的相对形状或厚度的特征。附图只用于说明性目的，只为显示提供的制品的重要成分。附图中，
[0015]图1是硬盘驱动滑块的透视视图，其包括一种实施方式的提供的设备。
[0016]图2是提供的设备的实施方式的横截面视图。
[0017]图3A-3M是连续的透视视图，显示用于制备提供的磁性写入头的方法。
[0018]图4是图表，显示用于实施方式的设备模型的磁场随蚀刻阻挡层长度变化。
[0019]图5是图表，显示用于使用实施方式的设备的模型的介质温度和写入头温度比例(MH比例)随着散热器盘和近场传感器盘偏移的变化。
[0020]图6是图表，显示用于使用实施方式的设备的模型的20mW输入功率时的介质温度。
[0021]图7是图表，显示用于使用实施方式的设备的模型的最大温度梯度，介质温度升高450度。
[0022]图8是图表，显示用于使用实施方式的设备的模型的在最大温度的80%时温度分布的最宽跨道宽度随在其它图中显示的相同偏移的变化。
[0023]附图不一定按比例绘制。附图中使用相同的标记来指示相同的组件。但是，应理解在给定的图中使用标记来指示组件无意于限制在另一图中用相同标记标出的组件。
[0024]详细描述
[0025]在以下说明书中，参照形成说明书一部分的系列附图，以示意性方式描述本发明的几种【具体实施方式】。应理解，设想了其它实施方式且在不偏离本发明的范围或精神时可制备其它实施方式。因此，以下发明详述不应理解为限制性的。
[0026]除非另有说明，本说明书和权利要求书中使用的表示特征尺寸、数量和物理性质的所有数字应理解为在所有情况下用术语“约”修饰。因此，除非有相反的说明，否则，在本说明书和所附权利要求书中所述的数值参数是近似值，可根据本领域技术人员利用本发明的教导试图获得的所需性质而变化。使用端值表示的数值范围包括该范围内包含的所有数值(例如1至5的范围包括1，1.5，2，2.75，3，3.80，4和5)和该范围内的任意范围。
[0027]本发明总体涉及写入头，其用于磁性记录装置例如硬盘驱动。具体来说，本发明涉及热辅助的磁性记录(HAMR)，其可用来增加磁性介质的区域数据密度。在HAMR装置中，在升高的温度下，在特殊构造的磁性介质的储存层中记录信息比特。使用热量可克服超顺磁的影响，其本来可限制介质的区域数据密度。这样，HAMR装置可包括磁性写入头，其用于递送电磁能来加热小的受限的介质区域(斑)，同时该磁性写入头向介质施加磁场用于记录。
[0028]实现小的受限的热斑的方法之一是使用光学近场传感器(NFT)，例如等离子体光学天线或光圈，其位于靠近硬盘驱动滑块的空气承载表面。可从光源(例如激光偶极子)将光发射进入集成进入滑块的光学器件。这种集成的光学器件的一种示例包括波导，其由折射率之间分别具有高对比的芯层和包覆层形成。波导中的光传播可通过光学聚集元件，例如平面固体浸没镜(Psno来引导。PS頂可将能量浓缩进入NFT JFT导致能量以非常小的斑点递送到介质。
[0029]波导、NFT和PS頂是在滑块中形成的集成的光学器件的示例。集成的光学器件的场通常与基材上光学器件装置的构造有关，有时与电子组件一起形成功能系统或子系统。例如，可通过波导在组件之间转移光，使用层沉积技术在基材上构建该波导。这些波导可形成为多层材料，中间的层具有较高的折射率(例如，氧化钽)，且顶部/底部包覆层具有较低的折射率。可以类似的方式形成其它光学组件，包括如上所述的NFT和PSHL
[0030]在HAMR滑块中，从光源例如激光偶极子将光发射进入这些集成的光学器件组件。把光发射进入滑块的方法之一是通过在滑块中制造的光学波导或栅格耦合器从外部安装的激光器发射。另一种方式是将激光光源例如激光偶极子设置进入滑块，称为滑块中的激光器(LiS)的光递送。在滑块中的激光器构造中，光从激光偶极子的发射面发射进入光学波导。滑块中的激光器光递送可在晶片水平集成，且可适于大量生产。
[0031]图1是硬盘驱动滑块的透视视图，其包括所述的近场传感器。HAMR滑块100包括激光偶极子102，其位于HAMR滑块100顶部，并靠近HAMR滑块100的尾部边缘表面104。激光偶极子102靠近写入头106递送光，其具有在HAMR滑块100的空气承载表面108上的一边缘。在装置操作中，空气承载表面108面向移动的介质表面(未显示)，并固定靠近该移动的介质表面。
[0032]激光偶极子102提供电磁能，来在靠近写入头106的点处加热介质。在HAMR滑块100之内集成的形成光学耦合组件例如波导110