CN103514894B

CN103514894B - 用于减少nft热突出的方法和系统

Info

Publication number: CN103514894B
Application number: CN201310254614.8A
Authority: CN
Inventors: S·M·坦纳; Y·胡
Original assignee: Western Digital Fremont LLC
Current assignee: Western Digital Technologies Inc
Priority date: 2012-06-26
Filing date: 2013-06-25
Publication date: 2016-06-22
Anticipated expiration: 2033-06-25
Also published as: HK1190492A1; CN103514894A; US8565049B1

Abstract

本发明提供用于能量辅助磁记录（EAMR）换能器的近场换能器（NFT）的方法和系统。该方法和系统包括形成具有盘片和针脚的NFT。沉积基本上覆盖NFT的电介质层。移除一部分电介质层，使得电介质层具有在其中的孔。该孔暴露NFT的针脚。EAMR换能器在大于EAMR换能器的预期工作温度的温度下退火。

Description

用于减少NFT热突出的方法和系统

背景技术

图1A和图1B示出了传统能量辅助磁记录（EAMR）换能器10的一部分。传统EAMR换能器10包括具有传统芯体18和包层14、16的传统波导12、光栅20、传统近场换能器（NFT）30以及写磁极40。NFT30具有盘片部分34和针脚（pin）部分32。针脚部分32在盘片部分34和空气轴承表面（ABS）之间。传统EAMR换能器10用于写入记录介质并从传统激光器（未示出）接收光或能量。

在操作中，来自激光器的光耦合到波导12。传统波导12将光引导到靠近ABS的NFT30。NFT30利用表面等离子体中的局部共振将光聚焦到磁记录介质（未示出），如磁盘。NFT30使用的表面等离子体是沿着金属/电介质界面传播的电磁波。共振时，NFT30以远小于光衍射极限的受限光斑将表面等离子体的光能有效耦合到记录介质层。该光斑通常在几纳秒内将记录介质层加热到居里点（Curiepoint）以上。可以使用具有相对适中的磁场的磁极40将高密度位写在高矫顽力介质上。

虽然EAMR换能器10可使用传统的NFT30将数据记录到介质中，但存在缺点。图2A和图2B示出在使用期间的传统EAMR换能器10，并示出了一个此类缺点。在操作中，来自激光器的大量光能以NFT30局部加热的形式损失。一些估计显示EAMR换能器10在NFT30附近的温度可近似两百摄氏度。在这样的高工作温度下，NFT30的一部分可能从ABS突出。这在图2A和图2B中示出，具体显示为NFT30的部分33。在换能器10的更高工作温度下，NFT的针脚32可能经受弹性变形和塑性变形。这些变形可能是由于高内应力与NFT材料（即金）的软化的组合。结果，针脚32的部分33从ABS突出。虽然变形的弹性部分可至少部分地通过降低温度来修正，但是变形的塑性部分不能得到修正。此外，突出可能是明显的。在一些情形下，NFT30的部分33可能从ABS突出几纳米。由于传统换能器10的低飞行高度，该突出33可能导致NFT30接触盘片。结果，NFT30的一部分可能会被磨掉，这会不利地影响换能器10的性能和可靠性。

解决NFT30的突出33的传统机制可包括选择用于NFT30的材料以增强硬度和/或提高材料软化的温度。这种变化可能降低NFT的功效，这是不期望的。而且，找到在高温下具有所需机械稳定性和光学效率的材料可能是困难的。

因此，需要一种用于提高EAMR换能器可靠性的系统和方法。

发明内容

本方法和系统提供了用于能量辅助磁记录换能器的近场换能器。该方法和系统包括形成具有盘片和针脚的NFT。沉积基本覆盖NFT的电介质层。移除电介质层的一部分，从而电介质层具有在其中的孔。该孔暴露NFT的针脚。EAMR换能器在大于EAMR换能器的预期工作温度的温度下退火。

附图说明

图1A和图1B是示出传统EAMR换能器的图示。

图2A和图2B是示出操作期间传统EAMR换能器的图示。

图3是示出用于减少EAMR换能器中NFT突出的方法的示例性实施例的流程图。

图4是示出使用该方法的示例性实施例形成的NFT的示例性实施例的侧视图的图示。

图5是示出利用NFT的EAMR磁头的示例性实施例的图示。

图6是示出用于减少EAMR换能器中NFT突出的方法的另一示例性实施例的流程图。

图7-14是示出制造期间磁记录换能器的示例性实施例的图示。

具体实施方式

图3示出了减少EAMR换能器中NFT的突出的方法100的一个实施例。因而，该方法100可以是用于制造EAMR换能器的方法的一部分。为简便起见，一些步骤可以省略、交错、以其他次序执行和/或组合。EAMR换能器可以是合并磁头的部分，该合并磁头还包括读磁头并位于磁盘驱动器中的滑动器上。该方法100也在提供单一EAMR换能器的背景中描述。然而，该方法100也用于基本同时制造多个换能器。该方法100也在特定层的背景中描述。然而，在一些实施例中，这类层可包括多个子层。该方法100也可在EAMR换能器的其它部分形成之后开始。在一个实施例中，该方法100在EAMR换能器的各部分形成之后开始。例如，该方法100可在波导的部分例如芯体形成之后开始。

通过步骤102形成NFT。NFT可具有针脚和盘片。针脚存在于盘片和ABS位置（当制造完成时ABS期望存在的位置）之间。虽然描述为盘片，但是在一些实施例中，盘片不需要具有圆形的置着区（footprint）。在一些实施例中，步骤102包括多个子步骤。例如，（一个或多个）膜如金层可被沉积用于NFT，且可以移除膜的一部分。从而，可保留盘片和针脚。在其它实施例中，盘片和针脚可分开制造。在替代的实施例中，可以在电介质层中形成沟槽，并在沟槽中制造NFT。

通过步骤104沉积电介质层。步骤104发生在步骤102之后。电介质层可覆盖NFT。沉积电介质层的步骤可包括沉积二氧化硅、氧化铝或一些其它电介质。此外，在一些实施例中，可以使用多种电介质。例如，步骤104中沉积的电介质层可包括多个子层。在步骤104完成之后，理想的是NFT包封在电介质中，该电介质的至少部分是在步骤104中沉积的。

通过步骤106移除NFT上的一部分电介质层。在一些实施例中，通过执行离子铣完成步骤106。在一些这样的实施例中，离子铣是成角度的离子铣。在一些实施例中，离子铣的角度是自晶圆表面的至少二十度且不超过五十度。在一些这样的实施例中，该角度是自晶圆表面的至少三十度且不超过四十度。步骤106中暴露的表面可以相对ABS成非零角。通过步骤106，孔在电介质层中形成。该孔暴露NFT的针脚。

通过步骤108，EAMR换能器在大于EAMR换能器的预期工作温度的温度下退火。在一些实施例中，退火温度大于150°C。在一些这样的实施例中，退火温度不超过200°C。在一些实施例中，退火执行至少一个小时。在一些这样的实施例中，退火不超过十六个小时。退火可在晶圆级上执行。因此，衬底上的所有换能器可基本上同时退火。由于孔形成在电介质中，因此作为退火的结果，NFT针脚可能流入孔中。

图4示出执行步骤108后包括NFT120的换能器的一个实施例的侧视图。图4未按比例绘制。NFT120包括针脚122和盘片124，并在步骤102中形成。其也示出在步骤104中沉积的电介质126。孔128已形成于电介质126中。在图4示出的实施例中，成角度的离子铣用于暴露针脚122。因此，电介质126的表面与ABS位置形成非零角度。ABS位置指示制造完成时的ABS的位置。由于步骤108中执行的退火和孔128提供的出口，NFT120的部分针脚122变形并流入孔128中。因此，NFT针脚122可视为以与操作中可能发生的突出类似的方式突出。

通过步骤110可选地移除在孔128中突出的针脚122的一部分。在一些实施例中，移除在退火之后不久发生。在这样的实施例中，NFT针脚128的突出可通过另一次离子铣移除。在其它实施例中，移除可以明显较晚地在处理过程中发生。例如，通过孔128突出的针脚122的部分可通过在后端处理中进行研磨/抛光而移除。例如，衬底分成多个长形条，其每个包括多个EAMR换能器。然后，长形条被研磨且移除突出。在突出较早移除的实施例中，EAMR换能器通常仍然经历研磨。然而，突出已移除。在一些这样的实施例中，长形条可能被研磨从而暴露针脚122，然后被再次退火。在这样的实施例中，针脚122可能从研磨期间已暴露的研磨表面突出。之后，针脚122的突出部分可通过另一次研磨或其他工艺被移除。然后，换能器的制造完成。

使用方法100，可以制造具有减少的热突出的NFT。例如，图5示出使用方法100制造的包括NFT120′的磁头150的侧视图。图5未按比例绘制。而且，可能未示出所有的组件。此外，可以使用其它组件和/或具有不同配置的组件。磁头150包括EAMR换能器160和读取换能器152。读取换能器152包括屏蔽件154和158和读取传感器156。EAMR换能器160包括光学屏蔽件162、线圈164和165（其可形成螺旋线圈或可以是扁平线圈）、返回磁极166、包括包层172和176以及芯体174的波导170和磁极168。EAMR换能器150还包括NFT120′和选择性的散热器180。NFT120′类似于NFT120。因此，NFT120′包括盘片部分124′和针脚部分122′，其分别类似于盘片部分124和针脚部分122。针脚部分122′在盘片部分124′和ABS之间。因此，盘片部分124′远离ABS。盘片部分124′进一步在磁道宽度方向（垂直于图5中的页面的平面）而不是针脚部分122′方向延伸。

NFT120/120′使用方法100制造。由于在工作温度以上的温度执行退火，因此已经实现NFT120/120′的应力消除和变形。例如，NFT120/120′的塑性变形可由NFT120/120′的突出的退火和移除来解决。因此，NFT120/120′可以经历较少的热突出。例如，在一些实施例中，NFT120/120′在操作中可能突出不超过一纳米。在一些这样的实施例中，NFT120/120′在操作中可能突出不超过半纳米。此外，NFT120/120′经受的突出可能是弹性的，而不是塑性的。由于NFT120/120′受到较少的突出，因此NFT120/120′不太可能接触磁盘（未示出）。结果，NFT120/120′和磁头150的性能和可靠性可以得到改进。此外，因为在步骤108的退火可在晶圆级上执行，因此产量可以得到提高。

图6是示出用于减少EAMR磁头中NFT突出的方法200的示例性实施例的流程图。为简便起见，一些步骤可省略、交错、以其他次序执行和/或组合。图7-14是示出250制造期间EAMR换能器的一部分的示例性实施例的侧视图和俯视图的示意图。为清楚起见，图7-14未按比例绘制。此外，虽然图7-13示出了ABS位置（将要形成ABS的位置）和ABS在磁极特定点处，但是其它实施例可将其它位置用于ABS。参考图6-14，方法200在EAMR换能器250的背景中描述。然而，方法200可用于形成另一器件（未示出）。制造的EAMR换能器250可以是合并磁头的一部分，该合并磁头还包括读磁头（图7-14中未示出）、激光器（图7-14中未示出），并存在于磁盘驱动器中的滑动器上（未示出）。此外，未显示EAMR换能器250的其它部分，如（一个或多个）磁极、（一个或多个）屏蔽、（一个或多个）线圈和其余光学装置。方法200也可在EAMR换能器250的其它部分形成后开始。方法200也在提供单一的EAMR换能器250和EAMR换能器250的单一NFT的背景中描述。然而，方法200可用于基本同时制造多个换能器和/或每个换能器的多个散热器。方法200和器件250也在特定层的背景中描述。然而，在一些实施例中，这类层可包括多个子层。

NFT通过步骤202形成在衬底上。该步骤类似于方法100的步骤102。图7示出执行步骤202后的换能器250。因此，NFT260被显示为形成在光学电介质252上。NFT260包括盘片264和针脚262。因此，在示出的实施例中，NFT260的盘片264具有圆形的置着区。还示出了电介质254。然而，在其它实施例中，省略了电介质254。

通过步骤204沉积电介质包层。步骤204类似于步骤104。图8示出了执行步骤204后的换能器250。因此，电介质层270覆盖NFT260。在一些实施例中，电介质254在同一步骤204中沉积。在其它实施例中，可能之前已经提供电介质254。在一些实施例中，电介质254和270基本上相同，并且可视为单一层。

通过步骤206执行成角度的离子铣，从而移除电介质层270的一部分。在一些实施例中，离子铣的角度是自晶圆表面的至少二十度，且不超过五十度。在其它实施例中，该角度可以是自晶圆表面的至少三十度，且不超过四十度。图9示出了执行步骤206后的换能器250。因此，孔272在电介质270′中形成，且离子铣表面273被暴露。在示出的实施例中，NFT260′和电介质252′的一部分已经被移除。从图9可以看出，表面273与ABS位置成非零角度。孔272暴露NFT260′的针脚262′。

通过步骤208在大于EAMR换能器的预期工作温度的温度下对EAMR换能器进行退火。在一些实施例中，退火的温度大于150°C。在一些这样的实施例中，退火温度不超过200°C。在一些实施例中，退火执行至少一个小时。在一些这样的实施例中，退火不超过十六个小时。退火可在晶圆级上执行。因此，衬底上的所有换能器基本上可同时退火。由于孔272形成于电介质270′中，因此作为退火的结果，NFT针脚262′′可流入孔中。图10示出执行步骤208后的EAMR换能器250。为清楚起见，孔272没有单独标识。由于孔272形成在电介质270′中，因此作为退火的结果，NFT针脚262′′突出到孔272中。因此，针脚262′′的突出266位于电介质270′之外。

针脚262′′的突出266可选择地通过步骤210移除。在一些实施例中，移除在退火后不久发生。在这样的实施例中，NFT针脚128的突出可通过另一次离子铣或其它工艺移除。图11示出执行步骤210后的换能器250。突出266已移除，其留下包括针脚262′′′和盘片264′′′的NFT260′′′。之后，可以通过步骤212继续制造。

通过步骤214将EAMR换能器250位于其上的衬底分成多个长形条。之后，长形条被研磨。在一些实施例中，每个长形条包括两个换能器250。然后，长形条通过步骤216被研磨。在一些实施例中，步骤216中的研磨在ABS暴露之前终止。图12示出执行步骤216后的EAMR换能器。因此，衬底的边缘更靠近ABS位置。此外，NFT260′′′具有更短的针脚262′′′。然而，盘片264′′′保持完好。而且，NFT260′′′的针脚262′′′被暴露。

然后，通过步骤218对EAMR换能器250进行再次退火。步骤218中的退火类似于步骤208中的退火，其中期望退火在预期工作温度以上的温度实施。因此，步骤218中用于退火的温度可以与步骤208中用于退火的温度相同。类似地，退火时间在步骤208和218可以是相似的。然而，在其它实施例中，不同于步骤208的时间和/或温度可用于步骤218。图13示出执行步骤218后的换能器250。因此，另一个突出267已经形成。

通过步骤220移除突出267。在一些实施例中，通过再次研磨长形条执行步骤220，并由此再次研磨EAMR换能器250。之后，可完成换能器的制造。图14示出执行步骤220后的换能器250。因此，突出267已经移除。此外，已经暴露了ABS。

使用方法200，可制造EAMR换能器250。因此，可提供具有减少的热突出的NFT260。从而，EAMR换能器250的制造、可靠性和性能可以得到改善。

Claims

1.一种提供用于能量辅助磁记录即EAMR换能器的近场换能器即NFT的方法，所述方法包括：

形成具有盘片和针脚的NFT；

沉积基本上覆盖所述NFT的电介质层；

移除一部分所述电介质层，使得电介质层具有在其中的孔，所述孔暴露所述针脚；以及

在形成所述孔以后在大于所述EAMR换能器的预期工作温度的温度下将所述EAMR换能器退火。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述温度大于150℃。

3.根据权利要求2所述的方法，其中所述温度不超过200℃。

4.根据权利要求1所述的方法，其中将所述EAMR换能器退火的步骤进一步包括：

在所述温度下，将所述EAMR换能器退火至少一个小时且不超过十六个小时。

5.根据权利要求1所述的方法，其中EAMR换能器是衬底上的多个EAMR换能器之一，且其中将所述EAMR换能器退火的步骤进一步包括：

将所述衬底在所述温度下退火，使得所述多个换能器被退火。

6.根据权利要求5所述的方法，其进一步包括：

将所述衬底分成多个长形条，所述EAMR换能器位于所述多个长形条的一个长形条上；

研磨所述长形条；

将所述长形条退火，使得所述针脚的一部分从研磨的表面突出；以及

在将所述长形条退火的步骤后，移除所述NFT的所述针脚的所述部分。

7.根据权利要求6所述的方法，其中移除所述针脚的所述部分的步骤进一步包括：

对所述长形条执行额外的研磨。

8.根据权利要求1所述的方法，在所述退火步骤后，所述针脚的一部分至少突出到所述孔中。

9.根据权利要求8所述的方法，其进一步包括：

移除所述针脚的所述部分。

10.根据权利要求8所述的方法，其中移除所述针脚的步骤进一步包括：

研磨所述EAMR换能器。

11.根据权利要求1所述的方法，其中移除所述电介质层的所述部分的步骤进一步包括：

离子铣至少所述电介质层的所述部分。

12.根据权利要求1所述的方法，其中所述EAMR换能器位于长形条上，所述长形条包括至少一个额外的EAMR换能器，所述方法进一步包括：

将所述长形条退火，使得所述针脚的部分突出；以及

研磨所述长形条，使得针脚的所述部分被移除。

13.一种具有空气轴承表面即ABS的EAMR换能器，其被配置为在操作期间接近介质，所述EAMR换能器包括：

近场换能器即NFT，其用于将能量聚焦到所述介质的区域上，所述NFT具有接近所述ABS的盘片和针脚，所述NFT通过以下被提供：形成具有所述盘片和所述针脚的所述NFT，沉积基本上覆盖所述NFT的电介质层，移除一部分所述电介质层使得电介质层具有在其中的孔、所述孔暴露所述针脚，并且在形成所述孔以后在大于所述EAMR换能器的预期工作温度的温度下将所述EAMR换能器退火，并且可选地在退火之后移除从所述孔突出的所述针脚的一部分，使得在所述EAMR换能器的操作期间，所述针脚突出不超过一纳米；

写磁极，其被配置为写入所述介质的区域；以及

用于激励所述写磁极的至少一个线圈。

14.根据权利要求13所述的EAMR换能器，其中在所述EAMR换能器的操作期间，所述针脚突出不超过半纳米。