DE102015004885A1

DE102015004885A1 - Wärmegestützter Magnetaufzeichnungs-(HAMR)-Schreibkopf mit Schutzfolie für Nahfeldwandler

Info

Publication number: DE102015004885A1
Application number: DE102015004885.6A
Authority: DE
Inventors: Erhard c/o Hitachi Global Storage Te Schreck; c/o Hitachi Global Storage T Staffaroni Matteo; c/o Hitachi Global St Stipe Barry Cushing
Original assignee: HGST Netherlands BV
Current assignee: Western Digital Technologies Inc
Priority date: 2014-04-17
Filing date: 2015-04-16
Publication date: 2015-10-22
Also published as: GB2526918A; IE20150107A1; US8902720B1; GB201506414D0; CN105096971B; IE86815B1; GB2526918B; CN105096971A

Abstract

Ein wärmegestützter Magnetaufzeichnungs-(HAMR)-Kopf weist eine Schutzfolie auf, die auf ein Fenster der plattenseitigen Oberfläche des Gleiters begrenzt ist, die den Nahfeldwandler (NFT) und das Schreibpolende umgibt. Materialien für die Schutzfolie schließen TiO₂, ZrO₂, HfO₂, Nb₂O₅, Ta₂O₅, Sc₂O₃, Y₂O₃, MgO SiN, BN, SiBN und SiBNC ein. Der Gleiterüberzug ist in dem Nicht-Fensterbereich auf der plattenseitigen Oberfläche des Gleiters angeordnet und wahlweise auch auf dem Fensterbereich, wobei die äußere Oberfläche des Überzugs die ABS des Gleiters bildet. Eine fakultative Aussparung kann auf der plattenseitigen Oberfläche des Gleiters in dem Fensterbereich ausgebildet sein, wobei die Schutzfolie in der Aussparung angeordnet ist.

Description

Technisches Gebiet
Diese Erfindung betrifft im Allgemeinen ein wärmegestütztes Magnetaufzeichnungs-(HAMR)-Plattenlaufwerk, in das Daten geschrieben werden, während die Magnetaufzeichnungsschicht auf der Platte bei einer erhöhten Temperatur liegt, und genauer einen verbesserten HAMR-Schreibkopf.
Hintergrund der Erfindung
Bei der herkömmlichen Magnetaufzeichnung können thermische Instabilitäten der gespeicherten Magnetisierung in Aufzeichnungsmedien zu einem Verlust von aufgezeichneten Daten führen. Um dies zu vermeiden, sind Medien mit hoher magnetokristalliner Anisotropie (K_u) erforderlich. Allerdings erhöht eine zunehmende K_u auch die Koerzitivfeldstärke der Medien, die die Schreibfeldkapazität des Schreibkopfs überschreiten kann. Da die Koerzitivfeldstärke des magnetischen Materials der Aufzeichnungsschicht bekanntermaßen temperaturabhängig ist, ist eine vorgeschlagene Lösung für das Problem der thermischen Stabilität die wärmegestützte Magnetaufzeichnung (Heat-Assisted Magnetic Recording = HAMR), wobei ein Magnetaufzeichnungsmaterial mit hoher K_u während des Schreibens lokal erwärmt wird, um die Koerzitivfeldstärke weit genug zu senken, sodass der Schreibvorgang stattfinden kann, wobei jedoch die Koerzitivfeldstärke/Anisotropie für die thermische Stabilität der aufgezeichneten Bits bei der Umgebungstemperatur des Plattenlaufwerks (z. B. die normale Betriebs- oder „Raum”-Temperatur von ungefähr 15–30°C) hoch genug ist. In einigen vorgeschlagenen HAMR-Systemen wird das Magnetaufzeichnungsmaterial nahe oder über seine Curie-Temperatur erwärmt. Die aufgezeichneten Daten werden dann bei Umgebungstemperatur von einem herkömmlichen magnetoresistiven Lesekopf ausgelesen. Es wurden HAMR-Plattenlaufwerke sowohl für herkömmliche kontinuierliche Medien, wobei das Magnetaufzeichnungsmaterial eine kontinuierliche Schicht auf der Platte ist, als auch für bitgemusterte Medien (BMP) vorgeschlagen, wobei das Magnetaufzeichnungsmaterial in diskrete Dateninseln oder „Bits” gemustert ist.
In einem typischen HAMR-Schreibkopf wird Licht von einer Laserdiode mit einem Wellenleiter gekoppelt, der das Licht zu einem Nahfeldwandler (Near-Field Transducer = NFT) leitet (auch bekannt als eine plasmonische Antenne). Ein „Nahfeld”-Wandler bezieht sich auf „Nahfeldoptik”, wobei der Durchlass von Licht durch ein Element mit Subwellenlängenmerkmalen erfolgt und das Licht mit einem zweiten Element wie einem Substrat wie einem Magnetaufzeichnungsmedium gekoppelt ist, das um einen Subwellenlängenabstand von dem ersten Element angeordnet ist. Der NFT ist typischerweise an der Luftlageroberfläche (ABS) des Luftlagergleiters angeordnet, der auch den Lesekopf und magnetischen Schreibpol stützt und über die Plattenoberfläche führt oder auf dieser „speichert”. NFT sind typischerweise aus einem verlustarmen Metall (z. B. Au, Ag, Al, Cu) gebildet, das derart geformt ist, dass es eine Oberflächenladungsbewegung an einer Kerbe oder Spitze konzentriert, die an der Gleiter-ABS angeordnet ist, wenn Licht einfällt. Eine oszillierende Spitzenladung schafft ein intensives Nahfeldmuster, das die Aufzeichnungsschicht auf der Platte erwärmt. Der magnetische Schreibpol wird dann verwendet, um die Magnetisierung der Aufzeichnungsschicht zu verändern, während sie abkühlt. Manchmal kann die Metallstruktur des NFT eine resonante Ladungsbewegung (Oberflächenplasmone) erzeugen, um die Intensität und Plattenerwärmung weiter zu erhöhen. Wenn beispielsweise polarisiertes Licht mit einem NFT vom E-Antennentyp ausgerichtet wird, wird ein intensives Nahfeldmuster an der Kerbe oder Spitze der E-Antenne erzeugt. Eine resonante Ladungsbwegung kann durch Einstellen der E-Antennen-Abmessungen erfolgen, um eine Oberflächenplasmonfrequenz mit der einfallenden Lichtfrequenz in Übereinstimmung zu bringen. Ein NFT mit einem im Allgemeinen dreieckigen Ausgangsende, der im Allgemeinen als ein NFT vom „Nanobeak”-Typ bezeichnet wird, ist in US 2011/0096639 und US 2011/0170381 beschrieben, die beide auf den gleichen Bevollmächtigten wie diese Anmeldung übertragen wurden. In diesem NFT-Typ koppelt eine evaneszente Welle, die an einer Oberfläche des Wellenleiters erzeugt wird, an Oberflächenplasmone, die auf der Oberfläche des NFT erregt werden, und ein starkes optisches Nahfeld wird an dem Scheitelpunkt des dreieckigen Ausgangsendes erzeugt.
Als Teil der Entwicklung dieser Erfindung wurde entdeckt, dass die Zuverlässigkeit des NFT unter tatsächlichen Aufzeichnungsbedingungen auf einer Platte viel schlechter ist als unter ähnlicher optischer Leistung in einem Vakuum oder unter Umgebungsluftbedingungen. Dies kann auf dem Abbau oder der Oxidation des Schutzüberzugs des Gleiters beruhen, der aus amorphem diamantähnlichen Kohlenstoff (Diamond-Like Carbon = DLC) gebildet ist. Es kann auch auf der „Rückerwärmung” des NFT infolge einer Reibungserwärmung der Gleiterplatte, Leitung aus der Platte und/oder Ansammlung von kohlenstoffhaltigem Material nahe dem NFT-Wandler beruhen. Eine Rückerwärmung, d. h. eine Erwärmung des NFT zusätzlich zu der normalen optischen Erwärmung aus der Laserstrahlung kann eine Diffusion des NFT-Metalls verursachen, bis sich die NFT-Spitze abrundet und sich die Aufzeichnung verschlechtert.
Benötigt wird ein HAMR-Kopf, der nicht durch eine Degradation des DLC-Überzugs des Gleiters beeinflusst ist und vor Rückerwärmung geschützt ist.
Kurzdarstellung der Erfindung
Ausführungsformen dieser Erfindung betreffen einen HAMR-Kopf mit einer Schutzfolie, die auf ein Fenster der plattenseitigen Oberfläche des Gleiters begrenzt ist, das das NFT-Ende und das Schreibpolende umgibt. Die Schutzfolie verhindert eine Rückerwärmung des NFT. Die Schutzfolie ist aus einem Material gebildet, das bei der Wellenlänge des Lasers gegenüber Strahlung durchlässig ist und einen hohen Brechungsindex sowie eine niedrige Wärmeleitfähigkeit aufweist und gegenüber Degradation oder Korrosion bei hoher Temperatur und in Gegenwart von Sauerstoff und Wasser beständig ist. Das Schutzfolienmaterial besteht auch nicht hauptsächlich aus diamantähnlichem Kohlenstoff (DLC), da dieses Material bei hoher Temperatur und in Gegenwart von Sauerstoff nicht besonders stabil ist. Materialien für die Schutzfolie schließen ein, sind jedoch nicht beschränkt auf TiO₂, ZrO₂, HfO₂, Nb₂O₅, Ta₂O₅, Sc₂O₃, Y₂O₃, MgO, SiN, BN, SiBN, SiBNC, wobei das bevorzugte Material eines von TiO₂, ZrO₂, HfO₂ oder SiBN ist.
Der Gleiterüberzug, der typischerweise amorpher diamantähnlicher Kohlenstoff (DLC) ist, ist in dem Nicht-Fensterbereich auf der plattenseitigen Oberfläche des Gleiters angeordnet und wahlweise auch auf dem Fensterbereich, wobei die äußere Oberfläche des Überzugs die ABS des Gleiters bildet. In einer Ausführungsform ist der Gleiterüberzug über der Schutzfolie angeordnet. In einer anderen Ausführungsform ist der Gleiterüberzug direkt auf dem NFT und Schreibpolende in dem Fensterbereich angeordnet, wobei die Schutzfolie auf dem Überzug in dem Fensterbereich angeordnet ist. Eine fakultative Aussparung kann auf der plattenseitigen Oberfläche in dem Fensterbereich ausgebildet sein, wobei die Schutzfolie in der Aussparung angeordnet ist.
Für ein vollständigeres Verständnis der Beschaffenheit und Vorteile der vorliegenden Erfindung wird auf die folgende ausführliche Beschreibung zusammen mit den beiliegenden Zeichnungen Bezug genommen.
Kurzbeschreibung der Zeichnung
1 ist eine Draufsicht eines wärmegestützten Magnetaufzeichnungs-(HAMR)-Plattenlaufwerks gemäß dem Stand der Technik.
2 stellt eine Schnittansicht dar, die aufgrund der Schwierigkeit der Darstellung der überaus kleinen Merkmale nicht maßstabsgetreu ist, eines Luftlagergleiters zur Verwendung in dem HAMR-Plattenlaufwerk und einen Abschnitt einer HAMR-Platte gemäß dem Stand der Technik dar.
3 ist eine Schnittansicht eines Abschnitts des Gleiters mit dem Nahfeldwandler-(NFT)- und Schreibpol-(WP)-Ende und eines Abschnitts der Scheibe mit DLC-Überzug und Schmiermittelschicht und stellt einen Mechanismus zum Ansammeln von kohlenstoffhaltigem Material dar.
4A ist eine Querschnittsansicht eines Abschnitts des Gleiters und 4B ist eine ABS-Ansicht des Gleiters, wobei die Schutzfolie gemäß einer Ausführungsform der Erfindung nur auf einem Fensterbereich der plattenseitigen Oberfläche des Gleiters vorhanden ist.
4C ist eine Querschnittsansicht eines Abschnitts des Gleiters und 4D ist eine ABS-Ansicht des Gleiters, wobei die Schutzfolie gemäß einer alternativen Ausführungsform der Erfindung in einem versenkten Fenster vorhanden ist.
4E ist eine Querschnittsansicht eines Abschnitts des Gleiters und 4F ist eine ABS-Ansicht des Gleiters, wobei die Schutzfolie gemäß einer Ausführungsform der Erfindung nur auf einem Fensterbereich und der Überzug nur auf dem Nicht-Fensterbereich der plattenseitigen Oberfläche des Gleiters vorhanden sind.
5A ist eine Querschnittsansicht eines Abschnitts des Gleiters und 5B ist eine ABS-Ansicht des Gleiters, wobei die Schutzfolie gemäß einer Ausführungsform der Erfindung nur auf einem Fensterbereich der plattenseitigen Oberfläche des Gleiters vorhanden ist, wobei der NFT ein NFT vom „Nanobeak”-Typ mit einem dreieckigen Ende ist, wobei ein Scheitelpunkt des Dreiecks die NFT-Spitze bildet, die dem Schreibpolende gegenüberliegt.
Ausführliche Beschreibung der Erfindung
1 ist eine Draufsicht eines wärmegestützten Magnetaufzeichnungs-(HAMR)-Plattenlaufwerks 100 gemäß dem Stand der Technik. In 1 ist das HAMR-Plattenlaufwerk 100 mit einer Platte 200 dargestellt, wobei die Magnetaufzeichnungsschicht 31 in diskrete Dateninseln 30 von magnetisierbarem Material gemustert ist, das in radial beabstandeten kreisförmigen Spuren 118 angeordnet ist. Nur einige wenige repräsentative Inseln 30 und repräsentative Spuren 118 nahe dem Innen- und Außendurchmesser der Platte 200 sind dargestellt. Allerdings kann das HAMR-Plattenlaufwerk anstatt der bitgemusterten Medien (BPM), die mit diskreten Dateninseln 30 in 1 dargestellt sind, stattdessen Platten verwenden, in denen die Aufzeichnungsschicht 31 eine herkömmliche kontinuierliche Magnetaufzeichnungsschicht aus magnetisierbarem Material ist.
Das Laufwerk 100 weist ein Gehäuse oder eine Basis 112 auf, die einen Aktor 130 und einen Antriebsmotor zum Drehen der Magnetaufzeichnungsplatte 200 stützt. Der Aktor 130 kann ein Drehaktor eines Schwingspulenmotors (Voice Coil Motor = VCM) sein, der einen steifen Arm 131 aufweist und sich um die Drehachse 132 dreht, wie durch den Pfeil 133 dargestellt. Eine Kopfaufhängungsanordnung weist eine Aufhängung 135 auf, dessen eines Ende an dem Ende des Aktorarms 131 befestigt ist, und einen Kopfträger wie einen Luftlagergleiter 120 auf, der an dem anderen Ende der Aufhängung 135 befestigt ist. Die Aufhängung 135 ermöglicht, dass der Gleiter 120 sehr nahe bei der Oberfläche der Platte 200 gehalten wird, und ermöglicht, dass er auf dem von der Platte 200 erzeugten Luftlager „gekippt wird” und sich „rollt”, während er sich in der Richtung des Pfeils 20 bewegt. Der Gleiter 120 stützt den HAMR-Kopf (nicht dargestellt), der einen magnetoresistiven Lesekopf, einen induktiven Schreibkopf, den Nahfeldwandler (NFT) und den optischen Wellenleiter aufweist. Ein Halbleiterlaser 90, zum Beispiel mit einer Wellenlänge von 780 bis 980 nm, kann als die HAMR-Lichtquelle verwendet werden und ist als auf der Oberseite des Gleiters 120 gelagert dargestellt. Als Alternative kann der Laser auf der Aufhängung 135 angeordnet sein und mit dem Gleiter 120 durch einen optischen Kanal gekoppelt sein. Während sich die Platte 200 in Richtung des Pfeils 20 dreht, ermöglicht die Bewegung des Aktors 130, dass der HAMR-Kopf auf dem Gleiter 120 Zugang zu verschiedenen Datenspuren 118 auf der Platte 200 hat. Der Gleiter 120 ist typischerweise aus einem Verbundstoffmaterial wie einem Verbundstoff aus Aluminiumoxid/Titancarbid (Al₂O₃/TiC) gebildet. Nur eine Plattenoberfläche mit zugehörigem Gleiter und Lese-/Schreibkopf ist in 1 dargestellt, jedoch sind typischerweise mehrere Platten vorhanden, die auf einer Nabe gestapelt sind, die von einem Spindelmotor gedreht wird, wobei ein separater Gleiter und HAMR-Kopf jeder Oberfläche jeder Platte zugewiesen ist.
In den folgenden Zeichnungen bezeichnet die X-Richtung eine Richtung, die zu der Luftlageroberfläche (ABS) des Gleiters senkrecht ist, die Y-Richtung bezeichnet eine Spurbreite oder Spurquerrichtung und die Z-Richtung bezeichnet eine Spurlängsrichtung. 2 ist eine schematische Querschnittsansicht, die ein Konfigurationsbeispiel eines HAMR-Kopfes gemäß dem Stand der Technik darstellt. In 2 ist die Platte 200 mit der Aufzeichnungsschicht 31 dargestellt, die eine herkömmliche kontinuierliche Magnetaufzeichnungsschicht aus magnetisierbarem Material mit magnetisierten Bereichen oder „Bits” 34 ist. Die Platte weist einen Überzug 36, der typischerweise aus amorphem diamantähnlichem Kohlenstoff (DLC) gebildet ist, und eine Flüssigschmiermittelschicht 38 auf, die typischerweise Perfluorpolyether (PFPE) ist.
Der Luftlagergleiter 120 wird von der Aufhängung 135 gestützt. Der Gleiter 120 weist eine aufzeichnungsschichtseitige Oberfläche 122 auf, auf die ein Überzug 124 abgeschieden ist. Der Überzug 124 ist typischerweise ein DLC-Überzug mit einer Dicke im Bereich von etwa 1 bis 3 nm, dessen äußere Oberfläche die ABS des Gleiters 120 bildet. Der Gleiter 120 stützt den magnetischen Schreibkopf 50, Lesekopf 60 und magnetisch permeable Lesekopfschirme S1 und S2. Ein Aufzeichnungsmagnetfeld wird von dem Schreibkopf 50 erzeugt, der aus einer Spule 56, einem magnetischen Hauptpol 53 zum Übertragen von Fluss, der von der Spule 56 erzeugt wird, einen Schreibpol 55 mit einem Ende 52 und einen Rückpol 54 besteht. Ein Magnetfeld, das von der Spule 56 erzeugt wird, wird durch den Magnetpol 53 auf das Schreibpolende 52 übertragen, das nahe einem optischen Nahfeldwandler (NFT) 74 angeordnet ist. Der NFT 74, der auch als eine plasmonische Antenne bekannt ist, verwendet typischerweise ein verlustarmes Metall (z. B. Au, Ag, Al, Cu), das derart geformt ist, dass es eine Oberflächenladungsbewegung an einer Spitze konzentriert, die an der Gleiter-ABS angeordnet ist, wenn Licht von dem Wellenleiter 73 einfüllt. Eine oszillierende Spitzenladung schafft ein intensives Nahfeldmuster, das die Aufzeichnungsschicht 31 erwärmt. Manchmal kann die Metallstruktur des NFT eine resonante Ladungsbewegung (Oberflächenplasmone) erzeugen, um die Intensität und Erwärmung der Aufzeichnungsschicht weiter zu erhöhen. Während der Aufzeichnung wird die Aufzeichnungsschicht 31 der Platte 200 von dem optischen Nahfeld erwärmt, das von dem NFT 74 erzeugt wird, und gleichzeitig wird ein Bereich oder „Bit” 34 magnetisiert und somit auf die Aufzeichnungsschicht 31 geschrieben, indem ein Aufzeichnungsmagnetfeld angelegt wird, das von dem Schreibpolende 52 erzeugt wird.
Ein Halbleiterlaser 90 ist an der oberen Oberfläche des Gleiters 120 befestigt. Ein optischer Wellenleiter 73 zum Leiten von Licht von dem Laser 90 zu dem NFT 74 ist im Inneren des Gleiters 120 ausgebildet. Materialien, die sicherstellen, dass ein Brechungsindex des Kernmaterials des Wellenleiters 73 größer als ein Brechungsindex des Plattiermaterials ist, kann für den Wellenleiter 73 verwendet werden. Zum Beispiel kann Al₂O₃ als das Plattiermaterial und TiO₂, Ta₂O₅ und SiO_xN_y als das Kernmaterial verwendet werden. Als Alternative kann SiO₂ als das Plattiermaterial und Ta₂O₅, TiO₂, SiO_xN_y oder dotiertes SiO₂ als das Kernmaterial verwendet werden. Der Wellenleiter 73, der Licht an den NFT 74 abgibt, ist vorzugsweise ein Singlemode-Wellenleiter.
In einem HAMR-Plattenlaufwerk bewirkt die Ladungsbwegung in dem NFT-Metall auch eine Erwärmung des NFT, wobei diese „Selbsterwärmung” die langfristige Zuverlässigkeit des NFT verringern kann, und zwar entweder dadurch, dass eine Abrundung der NFT-Spitze oder ein Abbau und eine Oxidation des DLC-Überzugs und Pols auf dem Gleiter verursacht wird. Die Wirkung dieser „Selbsterwärmung” kann durch Gestalten des NFT und der Plattenaufzeichnungsschicht für eine bessere optische und thermische Effizienz minimiert werden, sodass die erforderliche optische Leistung geringer ist. Allerdings wurde als Teil der Entwicklung dieser Erfindung entdeckt, dass die Zuverlässigkeit des NFT sogar bei geringerer optischer Leistung unter tatsächlichen Aufzeichnungsbedingungen auf einer Platte viel schlechter ist als unter ähnlichen Selbsterwärmungsbedingungen in einem Vakuum, unter Umgebungsluft oder hoher Flughöhe. Man geht davon aus, dass dies auf einer beschleunigten Oxidation des DLC-Überzugs des Gleiters aufgrund des hohen Gasdrucks (20 Atmosphären oder mehr), der durch die hohe Plattendrehzahl (5 bis 15 kU/min) an der ABS erzeugt wird, oder auf einer „Rückerwärmung”, d. h. Erwärmung des NFT zusätzlich zu der normalen Selbsterwärmung infolge einer Reibungserwärmung der Gleiterplatte, Leitung aus der Platte und/oder Ansammlung von undurchlässigem kohlenstoffhaltigem Material nahe dem NFT beruht. Eine Rückerwärmung kann eine Diffusion des NFT-Metalls verursachen, bis sich die NFT-Spitze abrundet und die Aufzeichnung verschlechtert.
Eine mögliche Ursache des Versagens aufgrund einer Rückerwärmung kann die Adsorption von kohlenstoffhaltigem Material auf dem DLC nahe dem NFT sein. Dieser Mechanismus ist in 3 dargestellt, die eine schematische Darstellung ist, die einen Abschnitt des Gleiters mit dem NFT, Schreibpol-(WP)-Ende und DLC-Überzug und die Platte mit DLC-Überzug und Schmiermittelschicht zeigt. Kohlenwasserstoff- und Kohlenstoffmaterial aus dem Plattenüberzug und Schmiermittel und Verunreinigungen können auf dem Gleiter adsorbiert werden. Falls dieses Material Licht absorbiert und sich in nächster Nähe zu der extrem intensiven Nahfeldstrahlung nahe dem NFT befindet, heizt es sich auf und kann chemisch reagieren. Eine Computermodellierung hat gezeigt, dass sich dieses Material auf den Verbrennungspunkt aufheizen kann, wenn die optischen Eigenschaften des Materials Kohlenstoff-Ruß ähnlich sind. Ferner haben Laborprüfungen von NFT bis zur Versagensgrenze die Ansammlung von amorphem kohlenstoffhaltigem Material an den NFT-Spitzen gezeigt. Die resultierende „Rückerwärmung” der NFT-Spitze aufgrund der Ansammlung dieses Materials bewirkt eine Diffusion des NFT-Metalls, bis sich die NFT-Spitze abrundet und die Aufzeichnung schlechter wird.
Ausführungsformen dieser Erfindung schützen den NFT vor einer „Rückerwärmung” mit einer Schutzfolie, die auf ein Fenster der plattenseitigen Oberfläche des Gleiters begrenzt ist, das das NFT und das Schreibpolende umgibt. Die Schutzfolie ist aus einem Material gebildet, das ein anderes als das Material des Gleiterüberzugs ist, und weist eine Dicke von vorzugsweise zwischen etwa 1 bis 10 nm auf. Das Material der Schutzfolie sollte die folgenden Eigenschaften haben: 1) Durchlässigkeit gegenüber Strahlung bei der Wellenlänge des Lasers, sodass von der Folie keine zusätzliche Wärme erzeugt wird, 2) einen hohen Brechungsindex (größer als 1,6), um eine Nahfeldkopplung zwischen dem NFT und der Aufzeichnungsschicht zu verbessern, 3) eine niedrige Wärmeleitfähigkeit (geringer als 10 W/mK), um den NFT vor einer „Rückerwärmung” zu isolieren, und 4) Beständigkeit gegenüber Degradation oder Korrosion bei hohen Temperaturen und in Gegenwart von Sauerstoff und Wasser. Außerdem sollte in Ausführungsformen, in denen die Schutzfolie mit dem NFT-Metall (typischerweise Gold oder Goldlegierung) in direktem Kontakt steht, das Material eine gute Adhäsion aufweisen. Materialien für die Schutzfolie schließen ein, sind jedoch nicht beschränkt auf TiO₂, ZrO₂, HfO₂, Nb₂O₅, Ta₂O₅, Sc₂O₃, Y₂O₃, MgO, SiN, BN, SiBN oder SiBNC, wobei das bevorzugte Material eines von TiO₂, ZrO₂, HfO₂ oder SiBN ist.
4A ist eine Querschnittsansicht eines Abschnitts des Gleiters und 4B ist eine ABS-Ansicht des Gleiters gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Der Gleiter 220 weist eine Oberfläche 222 auf, die der Aufzeichnungsschicht auf der Platte gegenüberliegt. Der Gleiter stützt den Wellenleiter 173, NFT 174, Hauptpol 153 und Schreibpol 155 mit dem Schreibpolende 152. Der NFT 174 ist in diesem Beispiel eine E-Antenne mit einer zentralen Spitze 176, die dem Schreibpolende 152 (4B) gegenüberliegt. In diesem Beispiel ist das Schreibpolende 152 eine Lippe, die sich von dem Schreibpol 155 an der plattenseitigen Oberfläche 222 erstreckt. Die plattenseitige Oberfläche 222 weist einen Fensterbereich 240 auf, der sowohl den NFT 174 als auch das Schreibpolende 152 umgibt. Die Schutzfolie 250 ist nur in dem Fensterbereich 240 angeordnet. In dieser Ausführungsform ist die Folie 250 direkt auf der plattenseitigen Oberfläche 222 angeordnet und steht mit dem NFT 174 und dem Schreibpolende 152 in direktem Kontakt. Der Gleiterüberzug 224, der typischerweise DLC ist, jedoch auch einen Siliciumnitrid-(SiN_x)-Überzug einschließen kann, ist aus einem Material hergestellt, das ein anderes Material als das der Schutzfolie ist, und deckt sowohl die Schutzfolie 250 als auch den Nicht-Fensterbereich 242 auf der Oberfläche 222 ab und weist eine bevorzugte Dicke im Bereich von 1 bis 3 nm auf. Die Schutzfolie 250 kann durch lithographisches Muster eines Resists auf der Oberfläche 222, um den Fensterbereich 240 zu definieren, und danach Sputterabscheiden des Materials der Folie 250 in den Fensterbereich 240 gefolgt vom Abheben des Resists gebildet sein. Der Gleiterüberzug 224 wird dann über die gesamte Gleiteroberfläche, einschließlich der Folie 250 sputterabgeschieden, wobei die äußere Oberfläche 224 die ABS bildet. Als eine Alternative zu der Ausführungsform aus 4A können die Positionen der Schutzfolie 250 und des Überzugs 224 in dem Fensterbereich 240 getauscht werden. Der Überzug 224 kann zuerst über die gesamte Oberfläche 222 sputterabgeschieden werden, die direkt mit dem NFT 174 und Schreibpolende 152 in Kontakt steht. Danach kann die Schutzfolie 250 auf dem Überzug 224 durch das gleiche Abhebeverfahren wie oben beschrieben, jedoch direkt auf dem zuvor abgeschiedenen Überzug 224 und nur in dem Fensterbereich 240 gebildet werden.
4C bis 4D stellen eine alternative Ausführungsform dar, wobei eine Aussparung in der plattenseitigen Oberfläche 222 vorhanden ist, die einen versenkten Fensterbereich 240' definiert. Der DLC-Überzug wird zuerst über die gesamte Oberfläche 222 sputterabgeschieden. Danach wird der DLC-Überzug lithographisch mit Resist gemustert, um den Fensterbereich 240' zu definieren. Der DLC-Überzug in dem Fensterbereich wird danach durch Ionenstrahlätzen, reaktives Ionenätzen (RIE) oder Veraschen entfernt. Der Vorgang des Ionenstrahlätzens wird über die Oberfläche 222 hinaus fortgesetzt, um die Aussparung zu bilden. Das Material der Schutzfolie 250 wird dann direkt in den versenkten Fensterbereich 240' abgeschieden, der mit dem NFT 174 und dem Schreibpolende 152 in direktem Kontakt steht. Nach der Entfernung des Resists kann die Oberfläche vor der Sputterabscheidung des Überzugs 224 poliert werden. Diese Ausführungsform hat den Vorteil, dass keine Variation in der Topographie der ABS vorliegen. Zusätzliches DLC-Material kann über die Schutzfolie 250 und den DLC-Überzug 224 in dem Nicht-Fensterbereich abgeschieden werden.
4E bis 4F zeigen eine alternative Ausführungsform, wobei kein Überzug 224 in dem Fensterbereich 240 vorhanden ist. In dieser Ausführungsform wird der Überzug 224 zuerst über die gesamte Oberfläche 222 sputterabgeschieden, die direkt mit dem NFT 174 und Schreibpolende 224 in Kontakt steht. Danach wird der Überzug 224 lithographisch mit Resist gemustert, um den Fensterbereich zu definieren. Dann wird der Überzug in dem Fensterbereich 240 durch Ionenstrahlätzen, reaktives Ionenätzen (RIE) oder Veraschen entfernt. Die Schutzfolie 250 wird dann in dem Fensterbereich 240 abgeschieden, der mit dem NFT 174 und Schreibpolende 152 in direktem Kontakt steht, wonach der Resist abgehoben wird. Diese Ausführungsform hat auch den Vorteil, dass keine Variation in der Topographie der ABS vorliegen. Zusätzliches DLC-Material kann über die Schutzfolie 250 und den DLC-Überzug 224 in dem Nicht-Fensterbereich abgeschieden werden.
5A bis 5B stellen eine Ausführungsform dar, wobei der NFT 274 ein NFT vom „Nanobeak”-Typ mit einem dreieckigen Ende mit einem Scheitelpunkt des Dreiecks ist, der die NFT-Spitze 276 bildet, die dem Schreibpolende 152 gegenüberliegt. In diesem Beispiel erstreckt sich das Schreibpolende 152 nicht als eine Lippe aus dem Schreibpol 155. In diesem NFT-Typ weist der Wellenleiter 273 eine Oberfläche 273a auf, die einer Oberfläche 274a eines NFT 274 gegenüberliegt. Wenn Licht in den Wellenleiter 273 eingeführt wird, wird eine evaneszente Welle an der Oberfläche 273a erzeugt und koppelt an Oberflächenplasmone, die auf der Oberfläche 274a des NFT 274 erregt werden. Die Oberflächenplasmone breiten sich zu der Ausgangsspitze 276 aus. Der NFT vom Nanobeak-Typ 274 ist mit der Ausführungsform mit versenktem Fenster aus 4C bis 4D dargestellt, ist jedoch auch auf die anderen oben beschriebenen Ausführungsformen anwendbar.
In allen Ausführungsformen ist das Fenster als kreisförmig dargestellt, könnte jedoch andere Formen aufweisen, sofern diese sowohl den NFT als auch das Schreibpolende abdecken. Vorzugsweise ist das Fenster nicht so groß, dass es auch den Lesekopf (Element 60 in 2) abdeckt. Falls es kreisförmig ist, kann es zum Beispiel einen Durchmesser von ungefähr 2 μm aufweisen, was den Lesekopf nicht beeinträchtigen würde, der typischerweise etwa 5 μm von dem Schreibpolende liegt.
Wenngleich die vorliegende Erfindung insbesondere in Bezug auf die bevorzugten Ausführungsformen dargestellt und beschrieben wurde, wird ein Fachmann verstehen, dass verschiedene Änderungen in Form und Detail daran vorgenommen werden können, ohne von dem Geist und Schutzbereich der Erfindung abzuweichen. Dementsprechend ist die offenbarte Erfindung lediglich als erläuternd zu verstehen, und der Schutzbereich als nur wie in den beiliegenden Ansprüchen spezifiziert eingeschränkt zu verstehen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 2011/0096639 [0003]
US 2011/0170381 [0003]

Claims

Wärmegestützter Magnetaufzeichnungs-(HAMR)-Kopf zum Schreiben auf eine Magnetaufzeichnungsschicht, umfassend: einen Kopfträger mit einer aufzeichnungsschichtseitigen Oberfläche; einen Schreibpol auf dem Kopfträger mit einem Ende an der aufzeichnungsschichtseitigen Oberfläche; einen optischen Wellenleiter auf dem Kopfträger zur Aufnahme von Laserstrahlung; einen Nahfeldwandler (NFT) auf dem Kopfträger zur optischen Kopplung mit dem Wellenleiter, wobei der NFT ein Ausgangsende an der aufzeichnungsschichtseitigen Oberfläche aufweist, die dem Schreibpolende gegenüberliegt; eine Schutzfolie nur auf einem Fensterbereich der aufzeichnungsschichtseitigen Oberfläche, die das NFT-Ende und das Schreibpolende umgibt, wobei die Schutzfolie gegenüber Strahlung bei der Wellenlänge des Lasers durchlässig ist; und einen Überzug auf dem Nicht-Fensterbereich der aufzeichnungsschichtseitigen Oberfläche, der aus einem Material besteht, das ein anderes als das Material der Schutzfolie ist.
HAMR-Kopf nach Anspruch 1, wobei sich der Überzug auch auf dem Fensterbereich der aufzeichnungsschichtseitigen Oberfläche des NFT befindet.
HAMR-Kopf nach Anspruch 2, wobei sich die Schutzfolie direkt auf dem Fensterbereich der aufzeichnungsschichtseitigen Oberfläche befindet und sich der Überzug auf der Schutzfolie befindet.
HAMR-Kopf nach Anspruch 2, wobei sich der Überzug direkt auf der aufzeichnungsschichtseitigen Oberfläche befindet und sich die Schutzfolie auf dem Überzug befindet.
HAMR-Kopf nach Anspruch 1, wobei der Fensterbereich der aufzeichnungsschichtseitigen Oberfläche von dem Nicht-Fensterbereich der aufzeichnungsschichtseitigen Oberfläche versenkt ist.
HAMR-Kopf nach Anspruch 1, wobei die Schutzfolie eine Dicke aufweist, die größer als oder gleich 1 nm und kleiner als oder gleich 10 nm ist.
HAMR-Kopf nach Anspruch 1, wobei die Schutzfolie aus einem Material gebildet ist, das ausgewählt ist aus TiO₂, ZrO₂, HfO₂, Nb₂O₅, Ta₂O₅, Sc₂O₃, Y₂O₃, MgO, BN, SiN, SiBN und SiBNC.
HAMR-Kopf nach Anspruch 1, wobei das Material der Schutzfolie einen Brechungsindex von mehr als 1,6 aufweist.
HAMR-Kopf nach Anspruch 1, wobei das Material der Schutzfolie eine Wärmeleitfähigkeit von weniger als 10 W/mK aufweist.
HAMR-Kopf nach Anspruch 1, wobei das NFT-Ende eine E-Antenne mit einer zentralen Ausgangsspitze ist, die dem Schreibpolende gegenüberliegt.
HAMR-Kopf nach Anspruch 1, wobei das NFT-Ende eine Nanobeak-Antenne mit einer im Allgemeinen dreieckigen Ausgangsspitze mit einem Scheitelpunkt des Dreiecks ist, der dem Schreibpolende gegenüberliegt.
HAMR-Kopf nach Anspruch 1, wobei der Überzug amorphen diamantähnlichen Kohlenstoff (DLC) umfasst.
HAMR-Kopf nach Anspruch 1, ferner umfassend einen magnetoresistiven Lesekopf auf dem Kopfträger.
Wärmegestütztes Aufzeichnungs-(HAMR)-Plattenlaufwerk, umfassend: den HAMR-Kopf nach Anspruch 1; einen Laser zum Lenken von Licht zu dem Wellenleiter; und eine Magnetaufzeichnungsplatte mit einer Magnetaufzeichnungsschicht.
HAMR-Plattenlaufwerk nach Anspruch 14, wobei die Magnetaufzeichnungsschicht in im Allgemeinen konzentrische Spuren gemustert ist, die diskrete Inseln von magnetischem Material enthalten.
Wärmegestützter Magnetaufzeichnungs-(HAMR)-Kopf zum Schreiben auf eine Magnetaufzeichnungsschicht auf einer Magnetaufzeichnungsplatte, umfassend: einen Luftlagergleiter mit einer plattenseitigen Oberfläche, die der Magnetaufzeichnungsschicht auf der Platte gegenüberliegt, einen Schreibpol auf dem Gleiter mit einem Ende an der plattenseitigen Oberfläche; einen optischen Wellenleiter auf dem Kopfträger zur Aufnahme von Laserstrahlung; einen Nahfeldwandler (NFT) auf dem Kopfträger zur optischen Kopplung mit dem Wellenleiter, wobei der NFT eine Ausgangsspitze an der plattenseitigen Oberfläche aufweist, die dem Schreibpolende gegenüberliegt; eine Schutzfolie nur auf einem Fensterbereich der aufzeichnungsschichtseitigen Oberfläche, die die NFT-Spitze und das Schreibpolende umgibt und mit der NFT-Spitze und dem Schreibpolende in direktem Kontakt steht, wobei die Schutzfolie aus einem Material gebildet ist, das ausgewählt ist aus TiO₂, ZrO₂, HfO₂, Nb₂O₅, Ta₂O₅, Sc₂O₃, Y₂O₃, MgO, BN, SiN, SiBN und SiBNC; und einen amorphen diamantähnlichen Kohlenstoff-(DLC)-Überzug auf dem Nicht-Fensterbereich der plattenseitigen Oberfläche, wobei die äußere Oberfläche des Überzugs eine Luftlageroberfläche (ABS) des Gleiters bildet.
HAMR-Kopf nach Anspruch 16, wobei der Überzug auch auf der Schutzfolie ist.
HAMR-Kopf nach Anspruch 16, wobei der Fensterbereich der plattenseitigen Oberfläche von dem Nicht-Fensterbereich der plattenseitigen Oberfläche versenkt ist.
HAMR-Kopf nach Anspruch 16, wobei das Material der Schutzfolie einen Brechungsindex von mehr als 1,6 und eine Wärmeleitfähigkeit von weniger als 10 W/mK aufweist.
HAMR-Kopf nach Anspruch 1, wobei der NFT ausgewählt ist aus einer E-Antenne mit einer zentralen Ausgangsspitze, die dem Schreibpolende gegenüberliegt, und einer Nanobeak-Antenne mit einer im Allgemeinen dreieckigen Ausgangsspitze mit einem Scheitelpunkt des Dreiecks, der dem Schreibpolende gegenüberliegt.