JP6433793B2 - Ｈａｍｒｎｆｔのための表面拡散防止手段 - Google Patents
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Description
本発明の実施形態は一般に、データ記憶システムに関し、より詳しくは熱アシスト磁気記録用書込みヘッドに関する。
ディスクドライブに使用される磁気媒体の記憶ビットの高密度化に伴い、磁気ビットのサイズ（体積）は、磁気ビットの大きさが磁性材料の粒径がその限界とされる程度にまで縮小している。粒径をさらに微小化することは可能であるものの、セル内に記憶されたデータが熱的に安定しないかもしれない。すなわち、周囲温度における不規則温度変動でもデータが消えてしまう可能性がある。この状態は超常磁性限界と呼ばれ、ある磁気媒体の最大の理論的記憶密度を決定する。この限界は、磁気媒体の保磁力を増大させるか、または磁気ハードドライブの動作温度を下げることによって高められる。温度を下げることは、ハードディスクドライブが商業用および消費者用に設計される場合、必ずしも実現可能であるとはかぎらない。他方で、保磁力を高めた場合、現在の書込みヘッドで書き込むことが困難となる。
上記以外に１つの解決策が提案されており、これは高い保磁力を有する磁気媒体を使用するもので、書込み磁極の材料の磁気モーメントを高める必要がない。この解決策は、媒体上の局所的領域をキュリー温度より高い温度まで加熱し、それによってその局所的領域の有効保磁力を低下させ、それゆえ、現在の書込みヘッドでこの加熱領域の中に書き込むことが可能となる。データの状態は、媒体がキュリー温度以下に冷却されると「定着」する。この手法は、広く「熱アシスト（磁気）記録」（ＴＡＲまたはＴＡＭＲ）、「エネルギーアシスト磁気記録」（ＥＡＭＲ）、または「熱アシスト磁気記録」（ＨＡＭＲ）と呼ばれ、本明細書においてこれらは互換的に使用される。これは、水平および垂直記録システムのほか、「ビットパターン媒体」にも適用可能である。媒体面の加熱は、例えば集束レーザビームまたは近接場光源をはじめとする数多くの技術により実現されている。
レーザビームまたは近接場光源は磁気媒体の加熱を誘発するように位置付けられるが、熱の何パーセントかは磁気ヘッド内でも生成される。この加熱はヘッドの媒体対向面、例えば空気軸受面（ＡＢＳ）の形状に影響を与え、したがって浮上高さに影響を与える可能性がある。ヘッドの加熱はヘッドの信頼性と性能にも影響を与えかねず、これは、高い温度が各種の薄膜や構造の熱移動を加速させ、相互拡散および寸法変化の原因となりうるからである。
ＨＡＭＲヘッドのうちの高温となる主要領域は、近接場トランスデューサ（ＮＦＴ）とＮＦＴの付近に設置される磁極である。アンテナ材料は、融点が低く、したがって摂氏１５０〜４００度の範囲の中程度の温度で形態変化を示しうる貴金属からなる。したがって、当業界ではＨＡＭＲのための改良された記録ヘッドが求められている。
本発明の実施形態は一般にＨＡＭＲヘッドに関し、このＨＡＭＲヘッドは、アンテナとアンテナの一部の上に配置された表面拡散防止層（surface diffusion inhibitor layer）と表面拡散防止層の上に配置された開口部（aperture）とを有する近接場トランスデューサを含む。表面拡散防止層の融点はアンテナより大きく、表面拡散防止層の材料はアンテナの材料と混ざらない。
１つの実施形態において、ＨＡＭＲヘッドが開示される。ＨＡＭＲヘッドは近接場トランスデューサを含む。近接場トランスデューサは、第一の融点を有するアンテナと、アンテナの一部の上に配置された表面拡散防止層と、を含む。表面拡散防止層は、第一の融点より高い第二の融点を有する。近接場トランスデューサは、表面拡散防止層の上に配置された開口部をさらに含む。
他の実施形態において、ＨＡＭＲヘッドが開示される。ＨＡＭＲヘッドは、近接場トランスデューサを含み、近接場トランスデューサは、アンテナを含み、アンテナは、媒体対向面における第一の端と、導波路コアに隣接する第二の端とを有する。近接場トランスデューサは、アンテナの上に配置された開口部と、アンテナと開口部の間に配置された第一の表面拡散防止層と、アンテナの第二の端と導波路コアの間に配置された第二の表面拡散防止層と、媒体対向面におけるアンテナの第一の端の上に配置された第三の表面拡散防止層と、を含む。
他の実施形態において、ＨＡＭＲヘッドが開示される。ＨＡＭＲヘッドは第一の被覆材（クラッディング材）と、第一の被覆材の上に配置された導波路コアと、導波路コアの上に配置された第二の被覆材と、複数の表面拡散防止層によって取り囲まれたアンテナと、を含み、アンテナと上記複数の表面拡散防止層は第二の被覆層の中に埋め込まれ、アンテナは媒体対向面においてテーパの付いた先端を有する。
本発明の上記の特徴を実現できる方法が詳細に理解できるように、上で簡単に説明した本発明のより具体的な説明を、実施形態を参照することによって得ることができ、いくつかが添付の図面に示されている。しかしながら、添付の図面は本発明の代表的な実施形態のみを示しており、したがって、その範囲を限定するものと考えるべきではない点に留意されたく、それは、本発明では、磁気ヘッドが関わるあらゆる分野における他の同様に有効な実施形態も可能であるからである。
理解し易くするために、複数の図面に共通する同じ要素を指すのにできるだけ同じ参照番号を使用した。１つの実施形態で開示される要素は、有利な点として、具体的な記載がなくても他の実施形態でも利用できることが想定される。
以下で、本発明の実施形態を参照する。しかしながら、本発明は説明された具体的な実施形態に限定されないと理解するべきである。その代わりに、異なる実施形態に関するものか否かを問わず、後述の特徴と要素を組み合わせて本発明を実施、実践することも想定される。さらに、本発明の実施形態は他の考えうる解決策および／または先行技術と比較した利点も実現しうるが、ある実施形態で特定の利点が実現されるか否かは本発明を限定しない。それゆえ、以下の態様、特徴、実施形態、利点は単に例示にすぎず、特許請求項において明確に記載されていないかぎり、付属の特許請求項の要素または限定とはみなされない。同様に、「本発明」への言及は、本明細書で開示される本発明の主旨を一般化したものと理解するべきではなく、請求項において明確に記載されていないかぎり、付属の特許請求項の要素または限定とはみなされないものとする。
本発明の実施形態は一般にＨＡＭＲヘッドに関し、このＨＡＭＲヘッドは、アンテナと、アンテナの一部の上に配置された表面拡散防止層と、表面拡散防止層の上に配置された開口部（aperture）を有する近接場トランスデューサとを含む。表面拡散防止層の融点はアンテナより高く、表面拡散防止層の材料はアンテナの材料と混ざらない。
図１Ａは、本発明を具現化したディスクドライブ１００を示す。図のように、少なくとも１つの回転可能な磁気ディスク１１２がスピンドル１１４の上に支持され、ディスクドライブモータ１１８によって回転される。各ディスク上の磁気記録は、磁気ディスク１１２上の同心円のデータトラック（図示せず）の環状パターンの形態である。
磁気ディスク１１２の付近に少なくとも１つのスライダ１１３が位置付けられ、各スライダ１１３は１つまたは複数の磁気ヘッドアセンブリ１２１を支持し、磁気ヘッドアセンブリ１２１はディスク表面１２２を加熱するための放射源（例えば、レーザまたは電気抵抗ヒータ）を含んでいてもよい。磁気ディスクが回転すると、スライダ１１３はディスク表面１２２の上方で半径方向に内側および外側に移動し、磁気ヘッドアセンブリ１２１が磁気ディスク１１２の異なるトラックにアクセスすることができ、そこで所望のデータが書き込まれる。各スライダ１１３はサスペンション１１５によってアクチュエータアーム１１９に取り付けられている。サスペンション１１５はわずかなばね力を供給し、これがスライダ１１３をディスク表面１２２に向かって付勢する。各アクチュエータアーム１１９はアクチュエータ手段１２７に取り付けられている。アクチュエータ手段１２７は、図１Ａに示されるように、ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）であってもよい。ＶＣＭは、固定された磁界内で移動可能なコイルを含み、コイルの移動の方向と速度は制御ユニット１２９によって供給されるモータ電流信号により制御される。
ＴＡＲまたはＨＡＭＲ対応ディスクドライブ１００の動作中、磁気ディスク１１２の回転によってスライダ１１３とディスク表面１２２の間に空気軸受（エアベアリング）が発生し、これが上方への力、すなわち揚力をスライダ１１３に付与する。空気軸受はそれゆえ、通常の動作中、サスペンション１１５のわずかなばね力と釣り合い、スライダ１１３をディスク１１２の表面の少し上に、小さな、実質的に一定の間隔を空けて支持する。放射源が高保磁力の媒体を加熱し、それによって磁気ヘッドアセンブリ１２１の書込み要素が媒体内のデータビットを正確に磁化することができる。
ディスクドライブ１００の各種の構成部品は、制御ユニット１２９によって生成される制御信号、例えばアクセス制御信号や内部クロック信号によって制御される。一般に、制御ユニット１２９は、論理制御回路と、記憶手段と、マイクロプロセッサと、を含む。制御ユニット１２９は、各種のシステム動作を制御するために、ライン１２３上のドライブモータ制御信号やライン１２８上のヘッド位置および探索制御信号等を生成する。ライン１２８上の制御信号は、スライダ１１３をディスク１１２上の所望のデータトラックに最適に移動させ、位置決めするための所望の電流プロファイルを提供する。書込みおよび読取り信号は、記録チャネル１２５によってアセンブリ１２１上の書込みおよび読取りヘッドへ、およびそこから伝送される。
一般的な磁気ディスク記憶システムに関する上記の説明と添付の図１Ａの図は、代表的なものを示すことを目的としているにすぎない。ディスク記憶システムは多数のディスクとアクチュエータを含んでいてもよく、また各アクチュエータが多数のスライダを支持していてもよいことは明らかなはずである。
図１Ｂは、本明細書で説明する１つの実施形態によるＨＡＭＲ対応書込みヘッド１０１の断面概略図である。ヘッド１０１は、レーザドライバ１５０によって電源供給されるレーザ１５５（すなわち、放射源）に動作的に取り付けられている。レーザ１５５はヘッド１０１の上に直接設置されても、またはスライダから離れた位置にあるレーザ１５５から放射が光ファイバまたは導波路を通じて供給されてもよい。同様に、レーザドライバ１５０の回路はスライダ１１３の上にあっても、図１Ａに示されるような制御ユニット１２９等のディスクドライブ１００に関連するシステムオンチップ（ＳＯＣ）の上にあってもよい。ヘッド１０１は、レーザ１５５により伝送された放射を導波路１３５に集束するためのスポットサイズ変換器１３０を含む。他の実施形態において、ヘッド１０１は、発せられた放射がスポットサイズ変換器１３０に到達する前にレーザ１５５のビームスポットを集束するための１つまたは複数のレンズを含んでいてもよい。導波路１３５は、上記の放射を、ヘッド１０１の高さにわたって、例えば、空気軸受面（ＡＢＳ）等の媒体対向面に、またはその付近に位置するＮＦＴ １４０（プラズモンデバイスまたは光トランスデューサ等）まで伝送する経路である。ＮＦＴ １４０は、ビームスポットをさらに集束させて、ディスク１１２上の隣接すデータトラックを加熱しないようにし、すなわち、回折限界よりはるかに小さいビームスポットを作る。矢印１４２により示されるように、この光エネルギーは、ＮＦＴ １４０からヘッド１０１のＡＢＳの下方のディスク１１２の表面へと放出される。しかしながら、本明細書中の実施形態は、放射源の、または放射源から発せられたエネルギーをＡＢＳに伝達するための技術の、いずれの特定の種類にも限定されない。
図２は、本発明の１つの実施形態によるＨＡＭＲ対応ヘッド１０１の断面概略図を示す。図のように、ヘッド１０１のこの部分は導波路１３５を含み、導波路１３５は導波路コア２３５と導波路被覆材２３０から構成されるが、被覆材２３０（およびヘッド１０１の裏面の被覆材）の一部はヒートシンク２２５の詳細をよりよく示すために取り除かれている。ＮＦＴ １４０はヒートシンク２２５に直接または熱的に連結されていてもよく、これによって過剰な熱がＮＦＴ １４０から除かれる。図２はヘッド１０１の断面であるため、図のヒートシンク２２５の反対に他のヒートシンクがあってもよい。戻り磁極２４０がＮＦＴ １４０と、この図には示されていないシールド層または読取り磁極の間に配置される。
１つの実施形態において、書込み磁極２０５は磁性縁部２１０の部分を含み、磁性縁部２１０は導波路１３５のコア２３５の下まで延びていてもよい。磁性縁部２１０をＮＦＴ １４０の近くに設置することは、ＮＦＴによって磁気媒体上に生成された光場に磁束を接近させるのに役立つ。
コア２３５（および導波路１３５）はＮＦＴ １４０の位置で終端となる（terminate）ようにしてもよい。ＮＦＴ １４０は、少なくとも、アンテナ２２０と開口部（aperture）２１５を含む。アンテナ２２０は、基底層（base layer）とノッチ（後に詳しく説明する）を有する。いくつかの実施形態において、磁極縁部２１０の設計および／または材料がアンテナ２２０の効率を高める可能性があるため、磁極縁部２１０はＮＦＴ １４０の一部と考えてもよい。アンテナ２２０は、Ａｕ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｌまたはこれらの元素を含む合金であってもよい。開口部２１５は通路であり、そこに屈折率が低く、光透過性の材料、例えばＳｉＯ２またはその他の誘電性材料を充填してもよい。開口部２１５は通路に充填される材料を指してもよい。１つの実施形態において、開口部２１５は被覆材２３０と同じ材料からなっていてもよい。書込み磁極２０５と磁極縁部２１０は、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｃｒまたはこれらのいずれかの組み合わせまたはそれらの合金からなっていてもよい。ＮＦＴ １４０はアンテナ２２０と開口部２１５を使って、導波路１３５により磁気媒体に供給される光エネルギーをさらに集束させる。
ＮＦＴ １４０内で生成される熱によってＮＦＴ １４０の温度が摂氏４００度を超える温度まで上昇しうる。アンテナ２２０は一般に、融点が摂氏９５０〜１０７０度の範囲の材料からなる。しかしながら、温度が摂氏１５０度に到達すると、アンテナ２２０の原子の表面拡散が増大し、その結果、アンテナ２２０が形状変化し、例えばアンテナ２２０の縁が丸くなり、またはアンテナ２２０のノッチが消える。ノッチが損傷を受けた、またはなくなったアンテナは、ノッチがＮＦＴの焦点であることから、ＮＦＴの光学的効率を大幅に低下させる。この問題を回避するために、表面拡散防止層２５０がアンテナ２２０と開口部２１５の間に配置される。表面拡散防止層２５０はアンテナ２２０より融点が高い材料、例えばＲｈ、Ｒｕ、Ｗ、Ｍｏ、Ｉｒ、Ｃｏ、Ｐｔ、ＢまたはＮｉ等で作製され、アテナ２２０と混ざらない。１つの実施形態において、表面拡散防止層２５０はＲｈ、Ｒｕ、Ｗ、Ｍｏ、Ｉｒ、Ｃｏ、Ｐｒ、ＢまたはＮｉのＡｕ合金で作製される。表面拡散防止層２５０は、厚さが１０ｎｍ未満であり、融点は摂氏１１００度より高い。表面拡散防止層２５０を設けることによって、例えば摂氏４００度の動作温度でＮＦＴ １４０の形状安定性が確保される。
図３Ａ〜３Ｊは、本発明の１つの実施形態による磁気ヘッド３００の、各種の加工段階におけるＡＢＳの図である。図３Ａは、Ａｕから作製された層３０１を示す。層３０１の厚さは約１００ｎｍ〜約２００ナノメートル（ｎｍ）であり、その上に部分的に形成されたＨＡＭＲヘッドが配置されている基板上に堆積される。図３Ｂに示されるように、マスク３０４が層３０１の一部の上に配置され、層３０１の、マスク３０４により覆われていない部分が除去されて、アンテナ３０２が形成される。除去工程はイオンミリングまたは反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）であってもよい。アンテナ３０２は、図２のアンテナ２２０であってもよい。アンテナ３０２は、基底層３０３と、ＮＦＴ １４０の焦点の役割を果たすノッチ３０６を有する。ノッチ３０６の厚さ「Ｔ１」は約５０ｎｍであり、基底層３０３の厚さ「Ｔ２」は約１５０ｎｍである。ノッチ３０６の幅「Ｗ１」は１０ｎｍ〜５０ｎｍである。
次に、図３Ｃに示されるように、マスク３０４が除去され、表面拡散防止層３０８がアンテナ３０２の上に堆積される。表面拡散防止層３０８は、図２の表面拡散防止層２５０であってもよい。接着層３０９が表面拡散防止層３０８の上に堆積されてもよい。接着層３０９は、厚さが約５ｎｍ未満であってもよく、Ｔｉ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｓｉまたはその合金、例えばＮｉＴｉ、ＮｉＴａ、ＮｉＣｒ、ＮｉＺｒ、ＮｉＨｆ等の材料で作製されてもよい。層３０８、３０９はどちらも、物理蒸着法（ＰＶＤ）、イオンビーム蒸着法（ＩＢＤ）、原子層堆積法（ＡＬＤ）、またはプラズマ化学気相成長（ＰＥＣＶＤ）により堆積されてもよい。図３Ｄに示されるように、誘電層３１１が表面拡散防止層３０８の上に堆積される。誘電層３１１は、表面拡散防止層３０８の上に堆積されてもよい。誘電層３１１はＳｉＯ２であってもよい。１つの実施形態において、接着層３０９は誘電層３１１の堆積の前にその場で堆積される。
マスク３１２は誘電層３１１の一部の上に堆積され、誘電層３１１と表面拡散防止層３０８のうち、マスク３１２で覆われていない部分が除去される。除去工程は、イオンミリングおよび／または反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）であってもよい。その結果、図３Ｅに示されるように、開口部３１０が形成される。開口部３１０は、図２の開口部２１５であってもよい。開口部３１０は、厚さ「Ｔ３」が約５０ｎｍ、幅「Ｗ２」が約３００ｎｍであってもよい。ノッチ３０６は、開口部３１０の中央に位置付けられてもよい。
次に、図３Ｆに示されるように、マスク３１２が除去され、アンテナ３０２、開口部３１０、及び拡散防止層３０８が残り、これがＮＦＴ １４０を形成する。アンテナ３０２と開口部３１０は様々な形状であってもよい。１つの実施形態において、アンテナ３０２は、「Ｅ」の文字を反時計回り方向に９０度回転させたような形状を有していてもよい。開口部３１０はアンテナ３０２の上に配置され、文字「Ｃ」を時計回り方向に９０度回転させたような形状を有していてもよい。
次に、図３Ｇに示されるように、導電層３１８がアンテナ３０２と開口部３１０の上に堆積される。導電層３１８はまた、開口部３１０の露出した垂直側面３１４も覆っていてもよい。導電層３１８は良好な熱伝導性を有していてもよく、Ａｕ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｉｒ、Ｐｄ、Ｐｔ、ＲｅまたはＯｓ等の貴金属で作製されてもよい。導電層３１８はまた、Ａｕ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｉｒ、Ｐｄ、Ｐｔ、ＲｅまたはＯｓ等の貴金属のうちの１種を９５％より多く含む合金であってもよく、これは２０１３年１２月１８日に出願された特許文献１に記載されており、これを参照によって本願に援用する。導電層３１８の厚さは１０ｎｍ未満またはそれと等しくてもよい。１つの実施形態において、導電層３１８の厚さは約５ｎｍである。導電層３１８は、スパッタリング等、いずれかの適当な堆積工程を用いて形成されてもよい。
導電層３１８は、開口部３１０と良好に接着しないかもしれないため、シード層３１６がまずアンテナ３０２と開口部３１０上にわたって堆積されてもよく、その後、導電層３１８がシード層３１６の上に堆積される。シード層３１６はＴａ、ＮｉＴａ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｓｉまたはその合金、例えばＮｉＴｉ、ＮｉＴａ、ＮｉＣｒ、ＮｉＺｒまたはＮｉＨｆ等、いずれかの適当な材料であってよい。１つの実施形態において、シード層３１６の厚さは約１ｎｍである。
次に、図３Ｈに示されるように、レジスト３２０が導電層３１８の上に堆積され、第二の導電層３２２が導電層３１８とレジスト３２０の上にわたって堆積される。レジスト３２０は、いずれかの適当な工程を使って堆積され、パターニングされてよい。第二の導電層３２２は、レジスト３２０の垂直側面３２３も覆ってよい。第二の導電層３２２はまた、良好な熱伝導性を有していてもよく、Ａｕ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｉｒ、Ｐｄ、Ｐｔ、ＲｅまたはＯｓ等の貴金属で作製されてもよい。第二の導電層３２２はまた、Ａｕ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｉｒ、Ｐｄ、Ｐｔ、ＲｅまたはＯｓ等の貴金属の１種を９５％より多く含む合金であってもよい。いずれかの適当な堆積工程を用いて第二の導電層３２２が堆積されてもよく、このような工程の一例はスパッタリングである。第二の導電層３２２の厚さは１００ｎｍ未満か、それと等しくてもよい。
１つの実施形態において、第二の導電層３２２は導電層３１８と同じ材料を含む。他の実施形態において、第二の導電層３２２は導電層３１８と異なる材料を含む。第二のシード層（図示せず）が、任意選択により導電層３１８とレジスト３２０の上にわたって堆積されてもよく、第二の導電層３２２が第二のシード層の上に堆積される。次に、ヒートシンク３２４が第二の導電層３２２の上に堆積される。ヒートシンク３２４は、良好な熱伝導性を有する材料、例えばＣｒ、Ａｕ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｐｄ、ＲｕまたはＲｈ等で作製され、例えば物理蒸着法（ＰＶＤ）等のいずれかの適当な堆積工程を用いて堆積される。
図３Ｉに示されるように、１回または複数回の除去工程が実行されて、通路（開口（opening））３３０が形成される。除去工程は、レジストウェットストリップ、イオンミリングおよび反応性イオンエッチング等のサブトラクティブ法の組み合わせを含むであろう。通路３３０は、垂直側面３３２と底３３４を有する。垂直側面３３２は第二の導電層３２２であり、底３３４は導電層３１８である。導電層３１８、３２２はどちらも貴金属または貴金属合金であってもよいため、通路３３０の垂直側面３３２と底３３４で酸化は起こらないであろう。したがって、磁気ヘッドがこの加工段階において酸素に曝される際に、通路３３０の垂直側面３３２と底３３４に酸化膜は形成されないであろう。
図３Ｊに示されるように、磁性材料が、通路３３０の中とヒートシンク３２４の上にわたって堆積される。磁性材料のうち通路３３０の中にある部分は磁極縁部３４０であり、磁性材料のうちヒートシンク３２４と磁極縁部３４０の上にある部分は書込み磁極３５０である。磁極縁部３４０と書込み磁極３５０は、図２の磁極縁部２１０と書込み磁極２０５であってもよい。その結果として得られる、図３Ｊに示されるような磁気ヘッド３００はアンテナ３０２の上に配置された表面拡散防止層３０８を有し、表面拡散防止層３０８はアンテナ３０２の原子が拡散するのを防止し、これによって動作温度でのＮＦＴ １４０の形状安定性が確保される。
図４Ａ〜４Ｄは、本発明の１つの実施形態による磁気ヘッド４００の、各種の加工段階におけるＡＢＳの図である。図４Ａは、アンテナ３０２と、表面拡散防止層３０８と、接着層３０９と、開口部（aperture）３１０と、開口部３１０の上にコーティングされ、リソグラフィでパターニングされたレジスト４０２を示している。再び、レジスト４０２はいずれかの適当な工程を使って堆積され、パターニングされてもよい。次に、図４Ｂに示されるように、導電層４０４が、アンテナ３０２、開口部３１０のうちレジスト４０２によって覆われていない部分、レジスト４０２の上にわたって堆積される。レジスト４０２の垂直側面４１３と開口部３１０の垂直側面４０５もまた、導電層４０４によって覆われる。
導電層４０４は、ＰＶＤまたはＡＬＤ等のいずれかの堆積工程により堆積されてよく、厚さは１００ｎｍ未満またはそれと等しくてもよい。導電層４０４は、Ａｕ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｉｒ、Ｐｄ、Ｐｔ、ＲｅまたはＯｓ等の貴金属であってもよい。導電層４０４はまた、Ａｕ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｉｒ、Ｐｄ、Ｐｔ、ＲｅまたはＯｓ等の貴金属の１種を９５％より多く含む合金であってもよい。
導電層４０４を堆積させる前に、任意選択によるシード層（図示せず）がアンテナ３０２、開口部３１０のうちレジスト４０２により覆われていない部分、レジスト４０２の上にわたって堆積されてもよい。次に、導電層４０４がシード層の上に堆積される。ヒートシンク４１４が導電層４０４の上に堆積される。ヒートシンク４１４は、Ｃｒ、Ａｕ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｐｄ、ＲｕまたはＲｈ等、良好な熱伝導性を有する材料で作製され、いずかれの適当な堆積工程、例えば物理蒸着法（ＰＶＤ）を使って堆積される。
次に、図４Ｃに示されるように、１回または複数回の除去工程が実行されて、通路（開口（opening））４２０が形成される。除去工程は、レジストウェットストリップ、イオンミリング、反応性イオンエッチング等のサブトラクティブ法の組み合わせを含むであろう。次に第二の導電層４２２が通路４２０の中に堆積され、通路４２０の垂直側面と底が覆われる。
第二の導電層４２２もまた、良好な熱伝導性を有してしてもよく、Ａｕ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｉｒ、Ｐｄ、Ｐｔ、ＲｅまたはＯｓ等の貴金属で作製されてもよい。第二の導電層４２２はまた、Ａｕ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｉｒ、Ｐｄ、Ｐｔ、ＲｅまたはＯｓ等の貴金属の１種を９５％より多く含む合金でもよい。いずれかの適当な堆積工程を使って第二の導電層４２２が堆積されてもよい。このような工程の一例はＡＬＤである。第二の導電層４２２の厚さは１０ｎｍ未満またはそれと等しくてもよい。１つの実施形態において、第二の導電層の厚さは約５ｎｍである。
シード層４２３がまず通路４２０の中に堆積されてもよく、その後、第二の導電層４２２がシード層４２３の上に堆積される。シード層４２３はＴａ、ＮｉＴａ、Ｃｒ、ＴｉまたはＳｉ等、いずれかの適当な材料であってよい。１つの実施形態において、シード層４２３は厚さ約１ｎｍである。導電層４０４と第二の導電層４２２は、同じ材料でも、異なる材料でもよい。この加工段階における磁気ヘッド４００は通路４２０の中に酸化膜が形成されていないかもしれず、これは、通路４２０の側面と底面が第二の導電層４２２によって覆われ、これが酸素と反応しない貴金属であってよいからである。
磁気材料が、通路４２０の中とヒートシンク４１４の上にわたって堆積される。磁性材料のうちの通路４２０の中にある部分は磁極縁部４３０であり、磁性材料のうちヒートシンク４１４と磁極縁部４３０の上にある部分は書込み磁極４４０である。磁極縁部４３０と書込み磁極４４０は、図２の磁極縁部２１０と書込み磁極２０５であってもよい。
図５Ａ〜５Ｈは本発明の１つの実施形態による磁気ヘッド５００の、各種の加工段階におけるＡＢＳの図である。図５Ａは、その中に通路（開口（opening））５０３が形成された「Ｅ」字形のアンテナ５０２を示す。アンテナ５０２は図２のアンテナ２２０であってもよい。図５Ｂに示されるように、表面拡散防止層５０１がアンテナ５０２の上に堆積される。表面拡散防止層５０１は、図３と４の表面拡散防止層３０８であってもよい。接着層５５０が表面拡散防止層５０１の上に堆積され、接着層５５０は図３と４の接着層３０９であってもよい。「Ｃ」字形の開口部（aperture）５０４が、表面拡散防止層５０１の上とアンテナ５０２の上にわたって堆積され、図５Ｂに示されるように平坦化される。次に、図５Ｃに示されるように、シード層５０５が開口部５０４の上に堆積される。シード層５０５は、Ｔａ、ＮｉＴａ、Ｃｒ、ＴｉまたはＳｉ等、いずれかの適当な材料であってよく、厚さは約１ｎｍである。
導電層５０６がシード層５０５の上に堆積される。導電層５０６は、いずれかの堆積工程、例えばＡＬＤを使って堆積されてもよく、その厚さは１０ｎｍ未満か、これと等しくてもよい。１つの実施形態において、導電層５０６の厚さは約２ｎｍである。導電層５０６は、Ａｕ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｉｒ、Ｐｄ、Ｐｔ、ＲｅまたはＯｓ等の貴金属であってもよい。導電層５０６はまた、Ａｕ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｉｒ、Ｐｄ、Ｐｔ、ＲｅまたはＯｓ等の貴金属の１種を９５％より多く含む合金であってもよい。
マスク５０８が導電層５０６の上に堆積され、導電層５０６の一部を覆う。１回または複数回の除去工程が実行されて、導電層５０６、開口部５０４、接着層５５０、表面拡散防止層５０１のうちのマスク５０８で覆われていない部分が除去される。除去工程は、複数回のシオンミリング工程、複数回の反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）工程、またはイオンミリングとＲＩＥ工程の組み合わせであってもよい。マスク５０８はまた、１回または複数回の除去工程の結果として除去される。その結果として得られる構造は、図５Ｄに示されるように、開口部５０４を有し、その垂直側面の一部がアンテナ５０２の上に露出して、シード層５０５と導電層５０６が開口部５０４の上に配置される。開口部５０４は図２の開口部２１５であってもよい。
次に、図５Ｅに示されるように、レジスト５１０が導電層５０６の上に堆積され、導電層５０６の一部を覆う。第二の導電層５１２がアンテナ５０２、レジスト５１０により覆われていない導電層５０６、及びレジスト５１０の上に堆積される。レジスト５１０、導電層５０６、シード層５０５、開口部５０４の垂直側面もまた第二の導電層５１２によって覆われる。第二の導電層５１２は、ＡＬＤ等のいずれかの堆積工程を使って堆積されてよく、その厚さは１００ｎｍ未満またはそれと等しくてもよい。第二の導電層５１２は、Ａｕ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｉｒ、Ｐｄ、Ｐｔ、ＲｅまたはＯｓ等の貴金属であってもよい。第二の導電層５１２はまた、Ａｕ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｉｒ、Ｐｄ、Ｐｔ、ＲｅまたはＯｓ等の貴金属の１種を９５％より多く含む合金であってもよい。
図５Ｆに示されるように、ヒートシンク５１４が第二の導電層５１２の上に堆積される。ヒートシンク５１４は、良好な熱伝導性を有する材料、例えばＣｒ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｐｄ、ＲｕまたはＲｈ等で作製され、いずれかの適当な堆積工程、例えば物理蒸着法（ＰＶＤ）を用いて堆積される。
次に、図５Ｇに示されるように、１回または複数回の除去工程が実行されて、通路（開口（opening））５２０が形成される。除去工程は、レジストウェットストリップ、イオンミリングおよび反応性イオンエッチング等のサブストラクティブ型工程の組み合わせを含むであろう。ヒートシンク５１４と第二の導電層５１２のうちレジスト５１０の上面を覆う部分がまず、イオンミリング等のいずれかの適当な除去工程によって除去されて、レジスト５１０の上面が露出される。次に、レジスト５１０が、湿式剥離等のいずれかの適当な除去工程により除去され、通路５２０が形成される。
通路５２０は垂直側面５２２と底５２４を有する。垂直側面５２２は第二の導電層５１２であり、底５２４は導電層５０６である。導電層５０６、５１２はどちらも貴金属または貴金属合金であってよいため、通路５２０の垂直側面５２２と底５２４では酸化が起こらないようにすることもできる。したがって、この工程段階で磁気ヘッド５００が酸素に曝される際に、通路５２０の垂直側面５２２と底５２４に酸化膜は形成されないようにすることもできる。
図５Ｈに示されるように、磁性材料が、通路５２０の中とヒートシンク５１４の上にわたって堆積される。磁性材料のうち通路５２０の中にある部分は磁極縁部５３０であり、磁性材料のうちヒートシンク５１４と磁極縁部５３０の上にある部分は書込み磁極５４０である。磁極縁部５３０と書込み磁極５４０は、図２の磁極縁部２１０と書込み磁極２０５であってもよい。
図２、３、４、５は、アンテナと開口部（aperture）の間に配置された表面拡散防止層を示している。しかしながら、表面拡散防止層は、アンテナの原子の表面拡散の防止を助けるためのアンテナと開口部の間の位置に限定されなくてもよい。図６Ａと６Ｂは、ＨＡＭＲ対応ヘッド１０１の断面図であり、表面拡散防止層のための複数の位置を示している。
図６Ａに示されるように、表面拡散防止層６０１がアンテナ６０５と開口部（aperture）６０４の間に配置されてもよい。導電層６０６が、開口部６０４と磁性縁部６０８の間に配置される。誘電性下地材料６１０が、磁性縁部６０８、導電層６０６、開口部６０４、表面拡散防止層６０１、アンテナ６０５の上にわたって配置される。導波路コア６１１は、誘電性下地層材料６１０の上に配置され、上側被覆材６４０が導波路コア６１１に隣接して配置され、下側被覆材６３０が誘電性下地層材料６１０とアンテナ６０５に隣接して配置される。第二の表面拡散防止層６１２が、アンテナ６０５と誘電性材料６１０の間に設置されてもよい。第三の表面拡散防止層６１４がアンテナ６０５とＡＢＳの間に配置されてもよい。
図６Ｂは、表面拡散防止層６０１と６１２を示し、表面拡散防止層６１４の代わりに、表面拡散防止層６１６がＡＢＳに配置されて、アンテナ６０５だけでなく、開口部６０４、導電層６０６、磁性縁部６０８、主磁極６１８、下側被覆材６３０が覆われるようにしてもよい。表面拡散防止層６０１、６１２、６１４、６１６は表面拡散防止層３０８であってもよく、これはアンテナ６０５の原子の表面拡散を防止するために利用される。
アンテナは上述のもの以外の形状を有していてもよい。例えば、アンテナは、狭くなってＡＢＳで点となるバーズビークと似た形状を有するナノビーク設計とすることができる。図７と図８は、アンテナがナノビークアンテナ７１２であるこのような実施形態を示している。被覆材７０４が基板７０２の上に配置され、その上にＨＡＭＲヘッドの構成部品が配置されてもよい。導波路コア７０６が被覆材７０４の上に配置され、被覆材７０８が導波路コア７０６の上に配置される。被覆材７０４、７０８と導波路コア７０６が導波路７１０を形成する。ナノビークアンテナ７１２は、表面拡散防止層７１４、７１６、７１８によって取り囲まれ、被覆材７０８の中に埋め込まれる。表面拡散防止層７１４、７１６、７１８は、表面拡散防止層３０８であってもよい。磁性縁部７２０がアンテナ７１２の上と非磁性スペーサ層７２２に隣接して配置される。磁性縁部７２０と非磁性スペーサ層７２２の上には、上側戻り磁極７２４があってもよい。図８は、ナノビークアンテナ７１２の上面図であり、そこから、アンテナ７１２もまた上から見た時にＡＢＳにおいて点状に狭くなることがわかる。導波路７１０を通過する光はアンテナ７１２へと引き付けられ、アンテナ７１２の尖った先端において、非常に焦点の絞られたホットスポットが形成される。表面拡散防止層７１４、７１６、７１８は、ナノビークアンテナ７１２の原子の表面拡散を防止するために利用される。
要約すると、改良された磁気ヘッドが開示される。磁気ヘッドは、アンテナと開口部の間に配置された表面拡散防止層を有する。表面拡散防止層は、アンテナより高い融点を有する材料で作製され、アンテナと混ざらない。それゆえ、動作中、高温によって引き起こされるアンテナの原子の表面拡散が表面拡散防止層によって防止される。
以上は本発明の実施形態に関するものであるが、本発明の他の、また別の実施形態も本発明の基本的範囲から逸脱せずに考案されてもよく、その範囲は以下の特許請求の範囲によって決定される。
１０１ ヘッド
１３５ 導波路
２０５ 書込み磁極
２１０ 磁極縁部
２１５ 開口部（aperture）
２２０ アンテナ
２２５ ヒートシンク
２３０ 被覆材
２３５ 導波路コア
２５０ 表面拡散防止層
３００ 磁気ヘッド
３０２ アンテナ
３０８ 表面拡散防止層
３０９ 接着層
３１０ 開口部（aperture）
３１４ 開口部の垂直側面
３１６ シード層
３１８ 導電層
３２２ 第二の導電層
３２４ ヒートシンク
３３０ 通路
３３２ 通路の垂直側面
３４０ 磁極縁部
３５０ 書込み磁極
４００ 磁気ヘッド
４０４ 導電層
４１４ ヒートシンク
４２０ 通路
４２２ 第二の導電層
４２３ シード層
４３０ 磁極縁部
４４０ 書込み磁極
５００ 磁気ヘッド
５０１ 表面拡散防止層
５０２ アンテナ
５０３ 通路
５０４ 開口部（aperture）
５０５ シード層
５０６ 導電層
５１２ 第二の導電層
５１４ ヒートシンク
５２０ 通路
５２２ 垂直側面
５３０ 磁極縁部
５４０ 書込み磁極
５５０ 接着層
６０１ 表面拡散防止層
６０４ 開口部（aperture）
６０５ アンテナ
６０６ 導電層
６０８ 磁性縁部
６１１ 導波路コア
６１２ 第二の表面拡散防止層
６１４ 第三の表面拡散防止層
６１６ 表面拡散防止層
６３０ 下側被覆材
６４０ 上側被覆材
７０４、７０８ 被覆材
７０６ 導波路コア
７１０ 導波路
７１２ アンテナ
７１４、７１６、７１８ 表面拡散防止層
７２０ 磁性縁部
１３５ 導波路
２０５ 書込み磁極
２１０ 磁極縁部
２１５ 開口部（aperture）
２２０ アンテナ
２２５ ヒートシンク
２３０ 被覆材
２３５ 導波路コア
２５０ 表面拡散防止層
３００ 磁気ヘッド
３０２ アンテナ
３０８ 表面拡散防止層
３０９ 接着層
３１０ 開口部（aperture）
３１４ 開口部の垂直側面
３１６ シード層
３１８ 導電層
３２２ 第二の導電層
３２４ ヒートシンク
３３０ 通路
３３２ 通路の垂直側面
３４０ 磁極縁部
３５０ 書込み磁極
４００ 磁気ヘッド
４０４ 導電層
４１４ ヒートシンク
４２０ 通路
４２２ 第二の導電層
４２３ シード層
４３０ 磁極縁部
４４０ 書込み磁極
５００ 磁気ヘッド
５０１ 表面拡散防止層
５０２ アンテナ
５０３ 通路
５０４ 開口部（aperture）
５０５ シード層
５０６ 導電層
５１２ 第二の導電層
５１４ ヒートシンク
５２０ 通路
５２２ 垂直側面
５３０ 磁極縁部
５４０ 書込み磁極
５５０ 接着層
６０１ 表面拡散防止層
６０４ 開口部（aperture）
６０５ アンテナ
６０６ 導電層
６０８ 磁性縁部
６１１ 導波路コア
６１２ 第二の表面拡散防止層
６１４ 第三の表面拡散防止層
６１６ 表面拡散防止層
６３０ 下側被覆材
６４０ 上側被覆材
７０４、７０８ 被覆材
７０６ 導波路コア
７１０ 導波路
７１２ アンテナ
７１４、７１６、７１８ 表面拡散防止層
７２０ 磁性縁部
Claims (20)
- 近接場トランスデューサを含み、前記近接場トランスデューサが、
第一の融点を有するアンテナと、
前記アンテナの一部の上に配置された表面拡散防止層であって、前記第一の融点より高い第二の融点を有する表面拡散防止層と、
前記表面拡散防止層の上に配置された開口部と、
を含む、熱アシスト磁気記録ヘッド。 - 前記近接場トランスデューサの上に配置された第一の導電層と、
前記第一の導電層の上に配置された磁気縁部と、
前記第一の導電層の上及び前記磁気縁部の垂直側面の上に配置された第二の導電層と、
前記第二の導電層の上に配置されたヒートシンクと、
前記ヒートシンク、前記第二の導電層、及び前記磁気縁部の上に配置された書込み磁極と、
をさらに含む、請求項１に記載の熱アシスト磁気記録ヘッド。 - 前記表面拡散防止層が、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｗ、Ｍｏ、Ｉｒ、Ｃｏ、Ｐｔ、ＢおよびＮｉからなる群から選択される材料を含むＡｕ合金である、請求項２に記載の熱アシスト磁気記録ヘッド。
- 前記表面拡散防止層の厚さが１０ｎｍ未満である、請求項３に記載の熱アシスト磁気記録ヘッド。
- 前記表面拡散防止層の上に配置された接着層をさらに含み、前記接着層がＳｉ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｃｒ、Ｈｆ、ＮｉＴａ、ＮｉＣｒ、ＮｉＴｉ、ＮｉＨｆ、ＮｉＺｒからなる群から選択される材料を含む、請求項２に記載の熱アシスト磁気記録ヘッド。
- 前記接着層の厚さが５ｎｍ未満である、請求項５に記載の熱アシスト磁気記録ヘッド。
- 前記開口部の上に配置され、前記開口部の一部を覆う磁性縁部と、
前記磁性縁部と前記開口部の間と、前記磁性縁部の垂直側面の上に配置された第一の導電層と、
前記アンテナ、前記第一の導電層によって覆われていない前記開口部の垂直側面と上面、及び前記第一の導電層の垂直側面の上に配置された第二の導電層と、
前記第二の導電層の上に配置されたヒートシンクと、
前記ヒートシンク、前記第一の導電層、前記第二の導電層、及び前記磁性縁部の上に配置された書込み磁極と、
をさらに含む、請求項１に記載の熱アシスト磁気記録ヘッド。 - 前記表面拡散防止層が、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｗ、Ｍｏ、Ｉｒ、Ｃｏ、Ｐｔ、ＢおよびＮｉからなる群から選択される材料を含むＡｕ合金である、請求項７に記載の熱アシスト磁気記録ヘッド。
- 前記表面拡散防止層の上に配置された接着層をさらに含み、前記接着層が、Ｓｉ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｃｒ、Ｈｆ、ＮｉＴａ、ＮｉＣｒ、ＮｉＴｉ、ＮｉＨｆ、ＮｉＺｒからなる群から選択される材料を含む、請求項７に記載の熱アシスト磁気記録ヘッド。
- 前記開口部の上に配置された第一の導電層と、
前記第一の導電層の上に配置され、前記第一の導電層の第一の部分を覆う磁性縁部と、
前記アンテナ、前記開口部の垂直側面、前記第一の導電層の第二の部分、及び前記磁性縁部の垂直側面の上に配置された第二の導電層と、
前記第二の導電層の上に配置されたヒートシンクと、
前記ヒートシンク、前記第二の導電層、及び前記磁性縁部の上に配置された書込み磁極と、
をさらに含む、請求項１に記載の熱アシスト磁気記録ヘッド。 - 前記表面拡散防止層が、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｗ、Ｍｏ、Ｉｒ、Ｃｏ、Ｐｔ、ＢおよびＮｉからなる群から選択される材料を含むＡｕ合金である、請求項１０に記載の熱アシスト磁気記録ヘッド。
- 前記表面拡散防止層の上に配置された接着層をさらに含み、前記接着層が、Ｓｉ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｃｒ、Ｈｆ、ＮｉＴａ、ＮｉＣｒ、ＮｉＴｉ、ＮｉＨｆ、ＮｉＺｒからなる群から選択される材料を含む、請求項１０に記載の熱アシスト磁気記録ヘッド。
- 近接場トランスデューサを含み、前記近接場トランスデューサが、
媒体対向面における第一の端と、導波路コアに隣接する第二の端とを有するアンテナと、
前記アンテナの上に配置された開口部と、
前記アンテナと前記開口部の間に配置された第一の表面拡散防止層と、
前記アンテナの前記第二の端と前記導波路コアの間に配置された第二の表面拡散防止層と、
前記媒体対向面における前記アンテナの前記第一の端の上に配置された第三の表面拡散防止層と、
を含む、熱アシスト磁気記録ヘッド。 - 前記開口部の上に配置された導電層と、
前記導電層の上に配置された磁性縁部と、
前記磁性縁部の上に配置された主磁極と、
をさらに含み、前記開口部、前記導電層、前記磁性縁部、及び前記主磁極の各々が前記媒体対向面にその端を有する、請求項１３に記載の熱アシスト磁気記録ヘッド。 - 前記第三の表面拡散防止層が、前記媒体対向面に配置され、前記開口部、前記導電層、前記磁性縁部、及び前記主磁極の端を覆う、請求項１４に記載の熱アシスト磁気記録ヘッド。
- 前記アンテナが第一の融点を有し、
前記第一、第二、及び第三の表面拡散防止層が、前記第一の融点より高い第二の融点を有する、請求項１３に記載の熱アシスト磁気記録ヘッド。 - 前記第一、第二、及び第三の表面拡散防止層が、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｗ、Ｍｏ、Ｉｒ、Ｃｏ、Ｐｔ、ＢおよびＮｉからなる群から選択される材料を含むＡｕ合金である、請求項１６に記載の熱アシスト磁気記録ヘッド。
- 第一の被覆材と、
前記第一の被覆材の上に配置された導波路コアと、
前記導波路コアの上に配置された第二の被覆材と、
複数の表面拡散防止層によって取り囲まれたアンテナと、
を含む熱アシスト磁気記録ヘッドにおいて、
前記アンテナと前記表面拡散防止層が前記第二の被覆材の中に埋め込まれ、前記アンテナが媒体対向面においてテーパのついた先端を有する熱アシスト磁気記録ヘッド。 - 前記アンテナが第一の融点を有し、前記複数の表面拡散防止層が、前記第一の融点より高い第二の融点を有する、請求項１８に記載の熱アシスト磁気記録ヘッド。
- 前記複数の表面拡散防止層が、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｗ、Ｍｏ、Ｉｒ、Ｃｏ、Ｐｔ、ＢおよびＮｉからなる群から選択される材料を含むＡｕ合金である、請求項１９に記載の熱アシスト磁気記録ヘッド。
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