CN1934635A - 集成磁光读/写头 - Google Patents

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Abstract

一种用于数字磁光信号读和/或写头的集成磁光元件的制造方法以及根据该方法制造的集成磁光元件。一种用于数字磁光信号读和/或写头的集成磁光元件的制造方法，其中薄膜线圈的制造技术与透镜制作技术相组合以实现高性能、可靠且节省成本的透镜－MFM线圈组合，以用于具有气浮表面的滑动器，从而在工作时刚好“浮动”在存储介质(102)的表面上。该方法包含两个主要步骤：步骤I是通过薄膜技术制作MFM线圈(106)，步骤2是在透明(例如玻璃)板(109)顶部上制作物镜(114)，其中MFM线圈(106)位于该透明板内。

Description

集成磁光读/写头
本发明通常涉及数字磁光信息存储领域，更具体地涉及数字磁光信号读/写头中使用的元件的制造，以及使用这种方法制造的元件。
作为一种高密度记录方法，已经开发了光学信息记录。实现高密度记录的一种方法是采用磁光(MO)记录。在这种记录过程中，通过使用用于极化记录层内磁性粒子的磁场，将数据写入例如盘片的磁性介质的磁记录层内。通过光学探测从相关层反射的偏振光的克尔(Kerr)旋转，可以从该层读出信息。
对于多数磁性介质，由于介质具有高的矫顽磁性，因而需要相对强的磁场以实现磁性材料的完全极化。急剧地加热磁性介质降低了完全极化所需的磁场强度的阈值。
热辅助磁性记录利用了这种现象。例如，在使用激光脉冲磁场调制(LP-MFM)的MO写策略中，使用激光脉冲局部加热磁性介质，而使用与该激光脉冲定时同步的磁场来极化被加热的区域。适用于LP-MFM磁光记录的磁头必须具有磁场调制(MFM)线圈，并通常具有用于引导激光束的透明光导。该激光束可以用于加热磁性介质，还可以用于通过克尔效应探测从磁性介质读出数据。通常，透明光导排列成与线圈同轴，并且为了使用有限的功耗获得足够高的磁场强度，线圈的内径尽可能地小。
通过热辅助磁性记录可被写到MO介质上的数据位的大小受到聚焦激光束斑点的尺寸和斑点的热剖面、以及介质本身热剖面的限制。斑点的光学尺寸取决于所使用的激光的波长(8)以及光学路径的数值孔径(NA)，形成受衍射限制的斑点，其半径(r)量级约为0.61λ/NA。在近场记录中，通过使用渐消失波可以实现NA≥1，该渐消失波发生于折射光学元件的全内反射表面。必要条件为，磁头，特别是磁头的光学元件定位成与记录介质相距一段距离，该距离仅为所使用的激光波长的一小部分。为了在MO记录例如近场记录中实现更高的记录密度，理想地将磁头与介质的距离朝亚微米范围减小。
在用于磁性记录到存储介质的已知系统中，光学元件和滑动器(slider)组合，该滑动器由悬臂承载并定位于致动器的物镜之下，MFM线圈集成在该滑动器内。滑动器设有气浮表面(ABS)从而在工作时刚好“浮动”在存储介质表面上(例如约1：m)。
对于下一代高密度磁光应用，例如一些域扩展技术，高NA光学元件以及快速磁场调制(MFM)线圈的存在是必须的，见H.Awano，S.Ohnuki，H.Shirai，N.Ohta“Ma gnetic Domain Expansion Readout for an UltraHigh Density MO Recording”，IEEE Transactions on Magnetics5(1997)p33，并且已经示范了基于致动器和滑动器设计的各类这种系统。
参考附图的图1A和1B，示意性说明了两种不同基本空气入射记录技术。在图1A的布置中，滑动器100被示成浮动在盘片102上约1Φm，其中14Φm的丙烯酸覆层104已经被沉积在记录叠层的顶部上。MFM线圈106被集成到形成一部份滑动器100的玻璃板109的气浮表面108内，因此设置成距离记录层102约15Φm。激光112在穿过玻璃板109到达盘片102之前先入射到物镜114上。
附图的图1B中所示的布置在许多方面与图1A相似，使用相同的附图标记表示图中的相似元件。然而在这种情况下，提供了致动器110，用于控制位于玻璃板109内的MFM线圈106与空气入射记录叠层102之间的15Φm间距。
本发明的目标是提供一种可靠且节省成本的集成或整体元件的制造方法，该元件包括通过结合薄膜线圈制造技术和物镜制作技术实现了薄膜线圈和物镜的组合。还提供了一种磁光元件，制造磁光读和/或写头的方法，以及由该方法制造的磁光读和/或写头。
根据本发明，提供了一种用于磁光读和/或写头的集成磁光元件的制造方法，该方法包括：在透明衬底内或上形成薄膜面内磁性线圈，并随后在所述衬底上形成物镜。
本发明还扩展到集成磁光元件，所述集成磁光元件包含透明衬底内或上的薄膜面内磁性线圈以及物镜，该元件是根据上述定义的方法制造。
本发明进一步扩展到制造磁光读和/或写头的方法，该方法包括上述定义的集成磁光元件的制造步骤，并扩展到根据该方法制造的磁光读和/或写头。
物镜有利地具有相对非常高的数值孔径(NA)，典型地大于0.85，更优选地大于0.9。
优选地通过将诸如铜的导电材料层沉积或电镀生长到透明衬底上，来形成薄膜面内磁性线圈。在一个优选实施例中，磁性线圈包含被绝缘材料分隔的至少两层导电材料。备选地，可以在硅衬底上提供两层或更多层导电材料，随后使用任意衬底上硅工艺(SOA)技术将其附着到透明衬底上。
物镜可由玻璃-光敏聚合物复制技术、其他技术中的玻璃模塑法或塑料注塑法技术等形成。在一个实施例中，物镜阵列形成或安装在衬底上，该衬底具有多个提供在其上的各个磁性线圈，且该衬底随后被切割成多个透镜-线圈组合。备选地，将单个透镜安装或形成于具有单个磁性线圈的衬底上。
在根据本发明的磁光读和/或写头中，可以在透镜-线圈组合上提供另一个透镜。
根据这里所描述的实施例，本发明的这些和其它方面将变得显而易见，并参考这里所描述的实施例对本发明的这些和其它方面进行阐述。
现在将参考附图并通过实例描述本发明的实施例，附图中：
图1A为说明了用于根据现有技术的磁光读和/或写头中的第一滑动器设计的示意图；
图1B为说明了用于根据现有技术的磁光读和/或写头中的第二滑动器设计的示意图；
图2A为说明了用于在透明衬底中形成薄膜线圈的任意衬底上硅(SOA)技术的中间步骤的示意图；
图2B为图2A的SOA技术中最后步骤的示意图；
图3示意性说明了根据本发明第一示范实施例的磁光元件；以及
图4示意性说明了根据本发明示范实施例的磁光元件。
作为背景信息，实际高NA的物镜可由单个透镜或者由两个不同透镜的组合组成以扩大这种透镜的制造公差。可以采用不同的透镜制造技术制作小透镜，例如玻璃-2P技术(见J.Braat，A.Smid，M.Wijnakker，Appl.Opt.24(1985)p1853-1855)、玻璃模塑法技术(见S.Hirota，“Progress of Aspheric Glass Lenses”，International Workshopon Optics Design and Fabrication ODF’98(Tokyo，1998)p29-32)、塑料注塑法(见G.Poetsch，W.Michaeli，“Injection Moulding”(C.Hanser，1995))、甚至是用金刚石从裸塑料直接切割透镜。
此外，鉴于快速MFM线圈必须小尺寸的实际情况，可以使用已知的薄膜技术制作这种线圈。实际的薄膜磁性线圈设计是已知的，并在国际专利申请No.WO01/82299中得到了详细描述。此外，用于此目的的各种技术是已知的，例如标准的在玻璃衬底上电镀生长，或者使用任意衬底上硅(SOA)技术制作这种小线圈，如国际专利申请No.WO02/13188中所述。
如前所述，本发明的目标是将薄膜线圈的制造技术与透镜制造技术结合，使得可以实现高性能、可靠且节省成本的透镜-MFM线圈组合。
本发明的下述示范实施例的方法包含两个主要步骤：步骤1是通过薄膜技术制作MFM线圈，步骤2是在透明(例如玻璃)板顶部上制作物镜，其中MFM线圈位于该透明板内。
步骤1
在本发明的一个示范实施例中，理想地可以采用多层MFM线圈，例如WO01/82299中所述，接着可以使用标准薄膜技术。因此，从诸如玻璃(BK7)的透明材料或者诸如石英的晶体材料开始，将两个或多个线圈层沉积或电镀生长到透明衬底上，该两个或多个线圈层基本上相互平行地延伸。这些线圈通过诸如SiO2或AlO2的各隔离材料层而相互隔离，可以使用溅射技术沉积这些隔离材料。在平坦化步骤之后，该制造技术的结果典型地为平坦的透明材料晶片，在该透明材料晶片中嵌入了一系列MFM线圈。
在本发明的另一个示范实施例中，可以采用备选的制造技术，例如WO02/13188中所述，该专利公开描述了任意衬底上硅(SOA)技术。该方法开始于硅衬底1，在该硅衬底1上使用例如热氧化、溅射或气相沉积来沉积诸如SiO2或Al2O3的氧化物，以形成薄顶层3。接着，例如使用溅射沉积或铜或其它适合的导电材料的电沉积，在衬底1的一侧上形成具有一个或多个线圈匝截面的第一导电或金属层7a。接着，例如通过沉积SiO2或Al2O3或者通过旋转涂敷聚合物，而在第一导电层7a上形成非导电层7b。随后，在绝缘层7b上形成第二导电层7c，并在形成第二导电层7c之前，例如通过局部腐蚀非导电层7b而形成互连。因此，采用这种技术可以形成其中内嵌了一系列线圈的晶片，例外的是基础衬底现在为标准硅，而非透明(例如玻璃)板，如附图中的图2A所示。因此在这种情况下，衬底1可以被附着，具体地(经层11)粘结到第二透明(例如玻璃)衬底9。适当的胶合剂为例如丙烯酸树脂清漆或1，6-己二醇二丙烯酸酯(1，6-hexanediodiacrylate)。随后使用例如热KOH腐蚀，腐蚀掉硅衬底1和该导电层的一个或多个切开(laid open)部分，从而形成气浮表面15，如附图的图2B所示。然而，备选地，在制造工艺的步骤2中硅晶片可以留在适当的位置。
步骤2
与嵌入在透明板内的MFM线圈的制造方法无关，可以通过许多不同方法将物镜形成于透明板的顶部上。
例如，玻璃-光敏聚合物(玻璃-2P)工艺可以用于将非球面透镜直接复制到包含线圈的玻璃板的顶部上。复制是指这样的技术，其中借助模具将漆薄层成型到诸如玻璃板的衬底上。在优选方法中，使用了紫外固化(UV-curing)漆，该漆在紫外固化之后形成具有良好化学和机械阻抗的稳定聚合物。可以使用释放层处理该模具，这使得可以复制大量透镜而无需任何再处理。该模具可由紫外透明材料(例如熔融石英)制成，使得可以穿过模具对该漆进行辐射。
简而言之，这些方法步骤包括使用漆填充模具并将玻璃板定位于该模具上。该玻璃板靠着模具放置并适当的对齐。当板严格对齐时，通过照射紫外光使漆硬化。因此，可以将非球面透镜阵列复制到该板上，且随后将该板切割成分离的透镜/线圈单元。这是一种非常节省成本的工艺。参考附图的图3，示出了使用玻璃/2P模塑工艺，就可以制造用于本发明示范实施例使用的非常高质量的透镜。使用相同的附图标记表示与图1A及1B中相同的元件，提供于衬底109上的透镜112的NA为0.85，入射光瞳为1.0mm，波长为405nm。自由工作距离为10微米。
在另一种方法中，注模透镜阵列可形成或者安装在玻璃板的顶部上。随后将该晶片切割成分离的透镜/线圈单元。
在又一个方法中，可通过玻璃/2P、玻璃模塑或塑料注塑法工艺形成分离的物镜，然后将这些分离的物镜安装到各个分离的玻璃板(其中具有内嵌的MFM线圈)上。这要求在制造工艺中对各个透镜-MFM线圈组合进行单独的安装步骤，但这种方法放宽了透镜的制造公差。
在再一个示范方法中，参考附图的图4，如前所述在嵌入了MFM线圈的玻璃板的顶部上提供了透镜114，所述透镜可包含(由玻璃模塑工艺制成的)玻璃球；(由塑料注塑法工艺制成的)塑料透镜或者由上文中详述的玻璃/2P方法形成的透镜。接着，将附加透镜116安装到该玻璃板/线圈/透镜单元上。这需要一个附加的步骤，但可实现非常高NA的具有线圈的物镜，典型地NA＞0.85或者甚至NA＞0.9。在一个具体示例中，该透镜NA＝0.95，入射光瞳为1.5mm，波长为405nm。自由工作距离为10微米。
因此，本发明提供了一种制造高性能、可靠且节省成本的透镜-MFM线圈组合的方法，该组合适用于所有磁光(M0)记录系统。
已经通过实例的方式描述了本发明的实施例，在不背离由所附权利要求定义的本发明范围的情况下，本领域技术人员可以对所述实施例进行变型和改变。此外，在权利要求中，置于括号之间的所有附图标记不应被认为是对该权利要求的限制。术语“包含”并不排除权利要求中所罗列之外的其它元件或步骤的存在。术语“一”或“一个”并不排除多个的情形。可以通过包含多个不同元件的硬件并通过适当编程的计算机实现本发明。在列举多个设备的装置权利要求中，多个这些设备可以由同一个硬件实现。在互不相同的独立权利要求中引用这些措施的事实并不表示这些措施的组合不具有优势。

Claims (14)

1.一种用于磁光读和/或写头的集成磁光元件的制造方法，包括：在透明衬底(109)内或上形成薄膜面内磁性线圈(106)，并随后在所述衬底(109)上形成物镜(114)。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述物镜(114)具有相对非常高的数值孔径(NA)。
3.根据权利要求2所述的方法，其中所述物镜(114)的NA大于0.85。
4.根据权利要求3所述的方法，其中所述物镜(114)的NA大于0.9。
5.根据前述权利要求任一项所述的方法，其中通过将导电材料层沉积或电镀生长到所述衬底(109)上而形成所述薄膜面内磁性线圈(106)。
6.根据前述权利要求任一项所述的方法，其中在半导体衬底上提供了两层或更多层导电材料，所述半导体衬底随后被附着到透明衬底(109)上。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其中所述磁性线圈(106)包含被绝缘材料分隔的至少两层导电材料。
8.根据前述权利要求任一项所述的方法，其中所述物镜(114)由玻璃-光敏聚合物复制技术、玻璃模塑法或塑料注塑法技术中的一种制作。
9.根据前述权利要求任一项所述的方法，其中物镜(114)阵列形成或安装在衬底(109)上，所述衬底具有多个提供在其上的各个磁性线圈，且所述衬底(109)随后被切割成多个透镜-线圈组合。
10.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其中单个透镜(114)被安装或形成于具有单个磁性线圈(106)的衬底(109)上。
11.一种集成磁光元件，包含位于透明衬底(109)内或上的薄膜面内磁性线圈以及物镜(114)，所述元件根据权利要求1至10中任一项的方法制造。
12.一种磁光读和/或写头的制造方法，该方法包括根据权利要求1至10中任一项所述的方法制造集成磁光元件的步骤。
13.根据权利要求12的方法制造的磁光读和/或写头。
14.根据权利要求13所述的磁光读和/或写头，其中在所述透镜-线圈组合上提供另一个透镜(116)。
CNA2005800085672A 2004-03-19 2005-03-08 集成磁光读/写头 Pending CN1934635A (zh)

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