KR100738096B1 - 열보조 자기기록헤드 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

열보조 자기기록헤드 및 그 제조방법이 개시되어 있다.
이 개시된 열보조 자기기록헤드는 기록매체와 마주하는 에어베어링 면을 가지는 슬라이더에 장착되어, 기록매체에 국소적으로 광을 조사하여 기록밀도를 향상시키는 것으로서, 슬라이더의 일 측면에 부착되는 기판과; 기록매체에 자기기록을 하는 것으로, 기판 위에 배치되며 에어베어링 면 쪽의 끝단에 자속이 집속되도록 끝단이 단차된 기록부와; 기록부의 단차되어 형성된 공간에 배치되는 도파로와; 도파로를 통해 전송된 광을 이용하여 기록매체에 조사되는 근접장 광을 발생하는 것으로, 그 끝단이 에어베어링 면과 동일 평면상에 놓이며, 기록부에 인접하게 배치되는 근접장광 발생폴;을 포함한다.
이러한 구조는 종래의 자기기록헤드의 구조를 크게 변경하지 않고 근접장광 발생장치를 설치할 수 있으며 그 제조가 용이하고 소형, 경량, 박형화가 가능하다.

Description

열보조 자기기록헤드 및 그 제조방법{Heat assisted magnetic recording head and method of fabricating the same}
도 1은 종래의 열보조 자기기록헤드의 개략적인 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 열보조 자기기록헤드의 개략적인 단면도이다.
도 3a와 도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 도파로 및 근접장광 발생폴의 구조를 보여주는 근접장광 발생장치의 측면도와 단면도이다.
도 4는 도파로 코어의 두께에 따른 실효굴절률의 변화를 나타내는 그래프이다.
도 5는 도 3a의 일 실시예에 따른 근접장광 발생폴의 개략적인 평면도이다.
도 6a와 도 6b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 도파로 구조를 보여주는 근접장광 발생장치의 측면도와 단면도이다.
도 7a와 도 7b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 근접장광 발생폴의 구조를 보여주는 근접장광 발생장치의 측면도와 단면도이다.
도 8a와 도 8b는 본 발명의 일 실시예에 따른 광원의 배치를 보여주는 열보조 자기헤드의 측단면도와 부분단면도이다.
도 9a와 도 9b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 광원의 배치를 보여주는 열 보조 자기헤드의 측단면도와 부분단면도이다.
도 10a와 도 10b는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 광원의 배치를 보여주는 열보조 자기헤드의 측단면도와 부분단면도이다.
도 11a 내지 도 11d는 본 발명의 열보조 자기기록헤드의 제조공정을 도시한다.
<도면 중 주요부분에 대한 부호의 설명>
10...열보조 자기기록헤드 11...기판
20...근접장광 발생장치 21...도파로
28... 열전도 방지층 29...근접장광 발생폴
50...기록부 51...기록폴
52...서브 요크 53...리턴폴
54...요크 55...유도코일
59...차폐층 60...재생부
704,705...광원 714,715...서브 마운트
754...프리즘 커플러 765...격자 커플러
61...재생소자 80...슬라이더
81...에어베어링 면 90...기록매체
LNF...근접장광 SP...표면 플라즈몬
A,B...기록매체의 운동방향
본 발명은 열보조 자기기록 헤드 및 그 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 근접장광 발생장치(near field emitter)의 구조 및 배치를 개선한 열보조 자기기록 헤드 및 그 제조방법에 관한 것이다.
자기 정보 기록 분야에서 기록 밀도를 증가시키기 위한 연구가 활발하게 진행되고 있다. 기록 밀도가 증가함에 따라 단위 정보가 기록되는 기록매체의 비트 사이즈(bit size)가 축소된다. 그러나, 비트 사이즈가 축소됨에 따라 기록매체로부터의 신호자장이 작아지기 때문에, 재생시 신호대 잡음비(SNR)를 확보하기 위해 잡음을 저감시켜야 한다. 이러한 잡음은 주로 기록매체의 자화 전이부의 잡음이므로 기록 비트를 구성하는 결정립(grain)들의 크기를 작게 하여 전이 잡음(transition noise)을 작게 함으로써 신호대 잡음비를 확보한다.
한편, 기록매체에 기록된 정보가 안정적으로 유지되려면 각 결정립들의 스핀이 열 요동을 받지 않고 기록된 방향을 그대로 유지해야 한다. 이를 위해서는 자기 이방성 에너지의 열에너지에 대한 비, 즉 KuV/kBT 가 충분히 큰 값(약 60 이상)을 가져야 한다. 여기서, Ku는 기록매체의 자기 이방성 에너지 밀도, V는 결정립의 크기, kB는 볼츠만 상수, T는 절대온도이다. 이에 의하면, 작은 결정립을 갖는 고밀도 기록매체에서 열적 안정성을 확보하려면, 일정한 온도 하에서는 매체의 자기 이방 성 에너지 밀도가 높아져야 한다. 자기 이방성 에너지 밀도는 보자력에 비례하므로 보자력이 큰 재료를 기록매체로 사용할 필요가 있다.
그러나, 열적 안정성을 위해 보자력이 큰 재료를 기록매체로 사용할 경우, 자기 기록 헤드에서 발생하는 자기장의 세기의 한계 때문에 기록이 불가능한 문제가 발생한다.
이러한 문제를 해결하기 위해 열보조 자기기록(heat assisted magnetic recording) 방식이 개발되고 있다. 열보조 자기기록이란 기록매체에 국소적으로 열을 가함으로써 보자력을 떨어뜨려 자기기록헤드로부터 인가된 자기장에 의하여 쉽게 자화될 수 있도록 한 것이다. 이러한 열보조 자기기록헤드에 의하여 기록매체의 결정립을 작게 하더라도 열정 안정성을 확보할 수 있게 된다.
기록매체에 국소적으로 열을 가하는 방식으로 레이저광을 조사하는 방식이 있다.
도 1은 종래에 제안된 열보조 자기기록헤드(1)를 개략적으로 나타낸 사시도이다. 도시된 바와 같이 정보를 자기 신호로 변환하여 기록매체(2)에 인가하는 기록부 및 기록매체(2)로부터 기록된 비트를 검출하는 재생소자(9)를 포함하는 재생부, 그리고 열보조를 위한 광원(6)을 포함한다. 상기 기록부는 기록매체(2)에 자기장을 가하는 기록폴(3)과, 기록폴(3)과 함께 자기회로를 형성하는 리턴폴(4), 기록폴(3)에 자기장을 유도하는 유도코일(5)을 구비한다. 기록매체(2)가 A방향으로 움직인다고 할 때, 레이저 다이오드와 같은 광원(6)에서 쏘아지는 레이저광에 의하여 기록매체(2)에는 광 스폿(7)이 형성되고, 기록매체(2)는 레이저광에 의해 가열된 직후 보자력이 낮아진 상태에서 기록폴(3)로부터 발생한 누설자속에 의해 자화된다. 이와 같이 기록된 정보는 거대자기저항(GMR)소자와 같은 재생소자(9)에 의해 재생된다.
이러한 열보조 자기기록헤드(1)에 의해 고밀도의 기록을 할 수 있으려면, 레이저광에 의해 형성되는 광 스폿이 매우 작아야 한다. 가령 1 Tb/in2의 기록 밀도를 구현하려면, 대략 50 nm의 직경을 갖는 광 스폿이 요구된다. 이에 따라 근접장 광을 이용하여 작은 광 스폿을 얻는 열보조 자기기록 방식이 연구되고 있으나, 종래의 박막공정을 통해 제조되는 자기헤드에 광원을 포함한 근접장광 발생장치를 집적시키기가 어렵다는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 극복하고자 안출된 것으로서, 근접장광 발생장치의 구조와 배치를 개선하여 그 제조가 용이한 열보조 자기기록헤드 및 그 제조방법을 제공함을 목적으로 한다.
상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 열보조 자기기록헤드는 기록매체와 마주하는 에어베어링 면을 가지는 슬라이더에 장착되어, 상기 기록매체에 국소적으로 광을 조사하여 기록밀도를 향상시키는 것으로서, 상기 슬라이더의 일 측면에 부착되는 기판; 상기 기록매체에 자기기록을 하는 것으로, 상기 기판 위에 배치되며 에어베어링 면 쪽의 끝단에 자속이 집속되도록 상기 끝단이 단차된 기록 부; 상기 기록부의 단차되어 형성된 공간에 배치되는 도파로; 상기 도파로를 통해 전송된 광을 이용하여 상기 기록매체에 조사되는 근접장 광을 발생하는 것으로, 그 끝단이 상기 에어베어링 면과 동일 평면상에 놓이며, 상기 기록부에 인접하게 배치되는 근접장광 발생폴;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 열보조 자기기록헤드의 제조방법은 기판 위에 클래드층을 형성하는 단계; 상기 클래드층 위에 제1금속층을 형성하는 단계; 상기 제1금속층의 일부를 식각하며, 식각되어 형성된 상기 제1금속층의 단면이 상기 클래드층에 대해 비스듬히 경사지도록 하는 단계; 상기 클래드층의 상기 제1금속층이 식각된 영역에 코어층을 형성하는 단계; 상기 코어층의 일부에 굴절부를 형성하는 단계; 상기 제1금속층과 상기 코어층이 접합는 영역 위에 제2금속층을 형성하는 단계; 및 상기 제2금속층 위에 기록부를 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 열보조 자기기록헤드 및 그 제조방법을 상세히 설명하기로 한다.
도 2은 본 발명의 일 실시예에 따른 열보조 자기기록헤드의 개략적인 단면도이다.
도면을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 열보조 자기기록헤드(10)는 기판(11)과, 기판 위에 배치되는 기록부(50)와, 상기 기록부의 단차되어 형성된 공간에 배치되는 근접장광 발생장치(near field emitter,20)를 포함한다.
열보조 자기기록헤드(10)는 슬라이더(80)의 일단부에 장착된다. 슬라이더 (80)는 기록매체(90)와의 상대적 운동에 의해 발생되는 공기동압에 의해 부상될 수 있도록, 기록매체(90)와 대면되는 면이 가공되어 에어베어링 면(air-bearing surface;이하 ABS라 한다)(81)을 이룬다.
상기 기록부(50)는 기록매체(90)를 자화시키는 기록폴(51)과, 기록폴(51)의 일면에서 소정 거리로 이격되어 형성된 리턴폴(53)과, 기록폴(51)과 리턴폴(53)을 자기적으로 연결하는 요크(54)와, 기록폴(51)의 타면에 마련되어 기록폴(51)의 끝단에 자속을 집속하는 것을 보조하는 서브 요크(52)와, 기록폴(51)에 자기장을 유도하는 유도코일(55)을 구비한다. 나아가, 열보조 자기기록헤드(10)는 스트레이 필드(stray field)를 차폐하는 차폐층(shield layer,59)를 더 포함할 수 있다. 차폐층(59)은 기판(11) 위에 형성되며, 그 위에 근접장광 발생장치(20)와 기록부(50)가 배치된다.
상기 서브 요크(52)는 기록폴(51)의 일측에 부착되며, ABS(81)쪽 끝단이 기록폴(51)의 끝단에 대해 단차지게 형성된다. 따라서, 상기 서브 요크(52)의 ABS(81)쪽 끝단 쪽에 소정 공간이 형성되며, 이 공간에 근접장광 발생장치(20)가 배치될 수 있다. 서브 요크(52)가 단차되어 형성된 공간은 종래의 자기기록헤드의 구조에서도 확보될 수 있으므로, 종래의 자기기록헤드의 제조공정을 크게 변경하지 않고 본 발명의 열보조 자기기록헤드의 제조가 가능하다.
또한 열보조 자기기록헤드(10)는 재생부(60)와 함께 집적될 수 있다. 재생부(60)는 거대자기저항(GMR)소자와 같은 재생소자(61)와, 재생소자(61)를 둘러싸는 비자성체의 재질로 된 절연층(62,63)을 구비하며, 열보조 자기기록헤드(10)와 함께 박막제조공정을 통해 일괄적으로 제조될 수 있다.
기록매체(90)는 통상적으로 베이스(91)와, 베이스(91) 위에 적층되는 연자성체층(92)과, 연자성체층(92) 위에 적층되며 강자성체로 된 기록층(93)으로 만들어진다. 화살표 B는 자기기록헤드(10)에 대한 기록매체(90)의 상대적인 이동 방향을 나타낸다.
근접장광 발생장치(20)는 박막형의 도파로(21)와 근접장광 발생폴(near field emission pole;29)을 구비한다.
근접장광 발생폴(29)은 기록폴(51)과 도파로(21) 사이에 배치되며, 그 끝단이 기록폴(51)의 끝단과 함께 ABS(81)와 동일 평면상에 놓이도록 배치된다.
근접장광 발생장치(20)에 광을 공급하는 광원(미도시)은 예를 들어 레이저 다이오드가 될 수 있다. 상기 광원은 후술하는 바와같이 슬라이더(80)에 마련되는 것이 바람직하다. 그러나, 광원의 위치는 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 광원은 슬라이더(80)의 외부에 설치되어, 광파이버를 통하여 도파로(21)에 광을 공급할 수도 있다.
근접장광 발생폴(29)은 도파로(21)를 통해 전송된 광을 이용하여 그 끝단에서 근접장광을 방출한다. 상기 근접장광 발생폴(29)에서 방출되는 근접장광(LNF)은 기록층(93)을 국소적으로 가열하여 보자력을 떨어뜨린다. 자기기록매체(90)가 B방향으로 이동함에 따라 국소적으로 가열된 영역은 곧바로 기록폴(51)의 단부 쪽으로 옮기게 되며, 기록폴(51)의 단부에서 발생하는 누설자속에 의하여 자화된다. 누설 자속은 유도코일(55)에 의해 유도된 자속으로 자기장의 방향을 바꿈으로써 기록층의 자화벡터를 순차적으로 바꾸어 정보를 기록한다. 유도된 자속은 기록폴(51)을 나와 연자성체층(92)을 지나고, 리턴폴(53)과 요크(54)를 지나는 폐루프를 이룬다.
기록폴(51)과 근접장광 발생폴(29) 사이에는 근접장광 발생폴(29)에서 발생되는 열을 차단하는 열전도방지층(28)이 더 포함될 수 있다.
도 3a와 도 3b는 도파로와 근접장광 발생폴의 일 실시예를 보여준다. 도 3a는 도파로와 근접장광 발생폴의 측면도이며, 도 3b는 도 3a의 Ⅲ-Ⅲ선의 단면도이다.
도파로(211)는 클래드층(221)과, 클래드층(221) 위에 적층되는 코어층(231)을 구비한다. 상기 코어층(231) 위에 커버층이 더 적층될 수 있다. 본 실시예에서 커버층은 굴절율이 1인 공기층인 경우로, 도면에는 도시되지 않았다.
도파로(211)는 전반사 현상을 이용하여 광(L)을 전송하므로, 클래드층(221) 및 커버층의 재질은 그 굴절률이 코어층(231)를 이루는 재질의 굴절률보다 작아야 한다. 클래드층(221) 및 커버층은 예를 들어 SiO2, CaF2, MgF2, Al2O3 중에서 어느 하나의 재질로 구성될 수 있으며, 코어층(231)은 예를 들어 SiN, Si3N4, TiO2, ZrO2, HfO2, Ta2O5, SrTiO3, GaP, Si 중에서 어느 하나의 재질로 구성될 수 있다. 코어층(231)의 재료로서 GaP나 Si을 사용하는 경우 입사되는 빛은, 이 재료에서 흡수율이 높은 가시광보다는 근적외광의 빛인 것이 바람직하다.
상기 코어층의 일부는 굴절부(251)를 형성한다. 상기 도파로(211)에 입사된 광은 코어층(231) 내에서 전파된다. 상기 굴절부(251)는 도파로(211)에 입사된 광(L)을 굴절시켜 도파로(211)에 전송되는 광(L)의 경로가 ABS(81)쪽으로 경사지도록 한다.
굴절부(251)는 도파로(211)와 일체로 박막제조공정을 통해 제조될 수 있는 모드 인덱스 렌즈인 것이 바람직하다. 모드 인덱스 렌즈란 박막형 도파로에서 굴절률 내지 실효굴절률(neff)을 변화시켜 굴절을 일으키는 렌즈이다. 본 실시예에서는 실효굴절률(neff)을 변화시킨 경우를 예로 들어 설명한다.
도 4는 도 3b에서 도시된 도파로(211)에 488 nm의 파장을 가진 레이저광이 입사될 때, 기본 모드에서 코어층(231)의 두께에 따른 실효굴절률(neff)의 변화를 나타낸 그래프이다. 본 실험에서 클래드층(221)은 그 굴절률이 1.413인 SiO2의 재질로 되어 있으며, 그 두께(D1)가 1000 nm이다. 코어층(231)은 그 굴절률이 2.041인 Si3N4의 재질로 되어 있으며, 그 두께는 50 nm와 450 nm 사이에서 변화된다. 도면을 살펴보면, 코어층(231)의 두께가 두꺼울수록 실효굴절률(neff)이 커지며, 가령 그 두께가 140 nm일 때 실효굴절률(neff)은 1.793이고, 그 두께가 350 nm일 때 실효굴절률(neff)은 1.977이 됨을 볼 수 있다. 여기서 실효굴절률(neff)이란 도파로를 따라 진행하는 광의 속도에 대한 자유공간에서의 광의 속도의 비를 의미한다. 도파로를 통하여 광이 전송될 때, 광은 특정 모드를 가지고 전파되며, 도파로를 따라 진행하 는 광의 실효굴절률(neff)은 모드에 따라 달라지게 된다. 또한, 도파로에서 허용되는 모드는 도파로의 형상에 따라 달라진다. 평판형의 코어층의 경우, 그 두께에 따라 실효굴절률(neff)이 달라진다. 일예로 코어층(231)의 두께(D2)는 140 nm이고, 굴절부의 두께(D3)는 350 nm로 선택할 수 있다.
다시 도 3a 및 도 3b를 참조하여, 굴절부 및 근접장광 발생폴에 대해 설명한다.
굴절부(251)의 입사면(251a)은 ABS(81)에 대해 비스듬히 기울어져 있는 것이 바람직하다. 이는 도파로(211)내의 전송되는 광(L)을 ABS(81) 쪽으로 비스듬히 굴절시켜 ABS쪽에 배치된 근접장광 발생폴(291)쪽으로 광 경로를 바꾸기 위해서이다. 또한, 굴절부(251)의 출사면(251b)은 양의 파워를 갖는 곡면인 것이 바람직하다. 이는 굴절부(251)를 통과한 광(L)을 근접장광 발생폴(291)로 집속시키기 위해서이다.
근접장광 발생폴(291)은 코어층(231)의 일측 가장자리에 금속 박막이 적층되어 형성된다. 근접장광 발생폴(291) 위에는 기록폴(도 2의 51)이 놓인다.
코어층(231)의 근접장광 발생폴(291)이 형성된 쪽 단부는 클래드층(221)에 대해 비스듬히 기울어져 있어 전송되는 광(L)은 근접장광 발생폴(291)로 반사된다. 이때, 코어층(231)의 일부를 금속층(271)으로 대체하여, 금속층(271)과 코어층(231)의 계면이 반사경면이 되도록 하여 반사효율을 향상시킬 수 있다.
근접장광 발생폴(291)은 도파로(211)를 통해 조사된 광에 의해 표면 플라즈 몬(surface plasmon,SP)이 발생되는 금속 박막이다. 이러한 금속 박막은 도전성이 좋은 Au, Ag, Pt, Cu, Al 중에서 선택된 어느 하나의 금속 재질로 구성될 수 있다. 금속 박막은 표면 플라즈몬의 여기(exitation)가 쉽게 발생될 수 있도록 표피두께(skin depth) 내지 그 보다 작은 두께가 되는 것이 바람직하다. 또한, 근접장광 발생폴(291)은 입사되는 광과의 표면 플라즈몬 커플링 효율을 높이기 위하여 유전체(미도시)로 깜싸인 것이 바람직하다.
도파로(211)를 통해 조사된 광에 의해 여기된 표면 플라즈몬(SP)은 근접장광 발생폴(291)의 ABS쪽 끝단(291a) 쪽으로 전파된다. 근접장광 발생폴(291)은 도 5에 도시된 바와 같이 ABS에 가까울수록 그 폭이 좁은 것이 바람직하다. 이와 같은 경우, 근접장광 발생폴(291)의 면적이 줄어들면서 표면 플라즈몬(SP)의 속도가 줄어들고, 그 끝단(291a)에서 그 세기가 강화되는 국소화된 표면 플라즈몬이 여기됨으로써 근접장광(도 3a의 LNF)이 방출된다. 이와 같이 방출된 근접장광(LNF)은 회절한계 이하의 빔 사이즈를 가질 수 있으므로 기록매체(90)에 자기정보를 기록할 때, 피치간격을 줄여 기록정보의 밀도를 증가시킬 수 있다. 근접장광 발생폴(291) 끝단의 폭(W)은 기록매체(90)의 트랙피치보다 같거나 작은 것이 바람직하다. 즉, 근접장광 발생폴(291)의 끝단의 폭(W)은 기록폴(도 2의 51)의 폭보다 같거나 작은 것이 바람직하다. 이는 기록된 정보가 손상되지 않도록 자기기록되는 트랙 외의 영역에서 근접장광(LNF)이 조사되는 것을 방지하기 위함이다. 그러나, 근접장광 발생폴(291) 끝단의 폭(W)이 이에 한정되지는 것은 아니다.
근접장광 발생폴(291)에서 발생되는 근접장광(LNF)은 거리에 따라 급격히 소멸하므로, ABS(81)과 기록매체(90) 사이 간격은 근접장광(LNF)이 유지될 수 있는 거리가 되는 것이 바람직하다. 예를 들어 그 간격은 수 nm 내지 100 nm 정도가 될 수 있다.
도 6a와 도 6b는 도파로의 다른 실시예를 보여준다. 도 6a는 도파로와 근접장광 발생폴의 측면도이며, 도 6b는 도 6a의 Ⅵ-Ⅵ선의 단면도이다. 본 실시예의 도파로(212)의 주된 구성과 동작은 도 3a와 도 3b를 참조로 하여 설명된 일 실시예의 도파로(도 3a의 211)의 구성 및 동작과 실질상 동일하므로 생략하고, 도파로(212)의 굴절부(252)를 중심으로 설명하기로 한다.
도파로(212)는 클래드층(222)과, 클래드층(222) 위에 적층되는 코어층(232)과, 코어층(232)의 일부에 형성되는 굴절부(252)를 구비한다.
본 실시예의 굴절부(252)는 코어층(212)의 일부에 이온을 주입하여 국부적으로 굴절률을 변화시킨 모드 인덱스 렌즈이다. 코어층(212)의 구성원소 조성비를 달리하면 굴절률이 변하는 것은 당해 분야에 잘 알려져 있으므로 상세한 설명은 생략한다. 본 실시예의 경우, 도 3a와 도 3b를 참조로 하여 설명된 일 실시예의 도파로(도 3a의 211)와 달리 코어층(232)의 두께가 변하지 않는다.
도 7a와 도 7b는 근접장광 발생폴의 다른 실시예를 보여준다. 도 7a는 도파로와 근접장광 발생폴의 측면도이며, 도 7b는 도 7a의 Ⅶ-Ⅶ선의 단면도이다.
본 실시예에서 근접장광 발생폴(293)은 코어층(233)의 일 단부에 형성된 금 속 박막이다. 도파로(211)로부터 전송된 광은 곧바로 근접장광 발생폴(293)로 조사된다. 금속 박막이다. 근접장광 발생폴(293)은 도파로(211)가 놓인 면에 수직하게 형성된다. 상기 근접장광 발생폴(293)의 끝단은 기록폴의 단부와 인접하도록 배치된다.
도 8a와 도 8b는 광원에서 방출된 광을 도파로에 커플링하는 일 실시예를 보여준다. 도 8a는 열보조 자기기록헤드가 장착된 슬라이더의 측단면도이며, 도 8b는 도 8a의 Ⅷ-Ⅷ선의 부분단면도이다.
본 실시예에서 광원(704)은 슬라이더(80)의 타 측면에 설치된다. 이와 같이 광원(704)을 슬라이더(80)에 설치함으로써, 근접장광 발생폴(도 2의 29)까지 광을 전송하는 구조를 간단하게 할 수 있으며, 진동이나 충격이 발생하여도 항상 일정한 광 커플링 효율이 유지될 수 있다.
도파로(214)의 광원(704)에 인접한 단부는 슬라이더(80)의 타 측면과 동일 평면상에 놓인다. 본 실시예의 경우, 열보조 자기기록헤드는 광원(704)에서 방출된 광을 도파로(214)에 커플링시키기 위하여 프리즘 커플러(754)를 구비한다. 프리즘 커플러(754)는 그 입사면(754a)이 광원(704)에 대면되며, 그 출사면(754b)은 도파로(214)의 슬라이더(80) 측부쪽 단부에 접촉된다. 이에 따라, 광원(704)에서 방출되어 슬라이더(80)의 측면 방향으로 진행되는 광은 프리즘 커플러(751)에서 광 경로가 변환되어 도파로(214)에 입사된다.
프리즘 커플러(754)는 광원(704)에 대면되는 입사면(754a)이 양의 파워를 갖는 곡면으로 형성될 수 있다. 이 경우, 광원(704)에서 방출된 광은 프리즘 커플러 (754)에 입사되면서 집광시킬 수 있는 이점이 있다.
참조번호 711은 서브마운트를 나타낸다. 슬라이더(80)에 서브마운트(711)가 부착되고, 그 위에 광원(701)이 장착될 수 있다. 서브마운트(711)는 광원(701)에서 발생하는 열을 쉽게 방출하기 위하여 열 전도성이 좋은 재질로 형성되는 것이 바람직하다.
도 9a 및 도 9b는 광원에서 방출된 광을 도파로에 커플링하는 다른 실시예를 보여준다. 도 9a는 열보조 자기기록헤드가 장착된 슬라이더의 측단면도이며, 도 9b는 도 9a의 Ⅸ-Ⅸ선의 부분단면도이다.
본 실시예에서 광원(705)은 도파로(215)를 포함하는 자기기록헤드와 함께 슬라이더(80)의 일 측면(80a)에 나란히 장착된다. 광원(705)은 도파로(215)의 단부에 직접 맞닿아 직접 커플링(direct butt coupling)할 수 있다. 참조번호 715는 광원(705)이 장착되는 서브마운트이다.
도 10a 및 도 10b는 광원에서 방출된 광을 도파로에 커플링하는 또 다른 실시예를 보여준다. 도 10a는 열보조 자기기록헤드가 장착된 슬라이더의 측단면도이며, 도 10b는 도 10a의 Ⅹ-Ⅹ선의 부분단면도이다.
본 실시예에서 열보조 자기기록헤드는 광원(706)에서 방출되는 광(L)을 도파로(216)에 커플링시키는 격자(grating) 커플러(756)를 구비한다. 격자 커플러(756)는 도파로(216)의 광원(706)에 인접한 면에 형성되는 복수개의 홈을 가진다. 격자 커플러(756)는 코어층(236)의 광원(706)에 인접한 면에 형성될 수 있으며, 클래드층(226)과 코어층(236)의 계면에 형성될 수도 있다. 광원(706)은 도파로(216)를 포 함하는 자기기록헤드와 함께 슬라이더(80)의 동일한 면에 나란히 장착된다. 광원(706)에서 방출된 광은 반사미러(766)를 거쳐 격자 커플러(756)를 통해 코어층(236)에 입사된다.
이하, 본발명의 열보조 자기기록헤드의 제조방법의 실시예를 설명한다. 누설자속을 발생시켜 자기기록을 하는 기록부(도 2의 50)는 통상의 박막제조공정을 통해 제조되며, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
도 11a 내지 도 11d는 근접장광 발생장치 제조공정의 일 실시예를 도시한다.
먼저, 도 11a에 도시된 바와 같이, 기판(900) 위에 클래드층(910)을 적층한다.
다음으로, 도 11b에 도시된 바와 같이, 클래드층(910) 위에 제1금속층(930)을 적층하고, 제1금속층(930)의 일부를 식각하여, 식각되어 형성된 단면이 클래드층(910)에 대해 비스듬히 경사지도록 한다. 이와 같이 단면이 비스듬히 형성되도록 하는 식각방법으로 이온 빔(BI)을 조사하여 식각하는 이온 밀링(ion milling)법 등을 들 수 있다.
다음으로, 도 11c에 도시된 바와 같이, 제1금속층(930)의 식각된 영역에 제1금속층(930)과 동일한 두께로 코어층(940)을 형성한다. 이로써, 코어층(940)의 제1금속층(930)과 맞닿는 단부는 반사면이 된다.
다음으로, 도 11d에 도시된 바와 같이 코어층(940)에 굴절부(950)를 형성한다. 도시된 바와 같이 굴절부(950)는 코어층(940)의 일부 영역에 동일 재질의 물질 을 더 적층하여 형성할 수 있다. 다음으로, 제1금속층(930)과 코어층(940)의 경계면 위로 제2금속층(960)을 형성한다. 제2금속층(960)은 근접장광 발생폴에 해당된다.
이로써, 도파로 및 근접장광 발생폴을 형성할 수 있으며, 이 위에 통상의 박막공정을 통하여 기록폴과, 유도코일과, 리턴폴을 적층함으로써 열보조 자기기록헤드를 완성할 수 있다.
도시되지는 않았으나, 클래드층(910)을 적층하기 전에 재생소자를 기판(900) 위에 먼저 적층할 수 있다. 이 경우, 재생소자의 자기적 물성에 영향을 주지 않기 위해 클래드층(910)과 코어층(940)의 재질로 폴리머(polymer)를 채택하여 저온에서 도파로를 형성할 수도 있다.
상술한 바와 같이 도파로와 근접장광 발생폴은 열보조 자기기록헤드의 다른 부품들과 함께 박막제조공정을 통해 제조될 수 있으므로, 그 제조가 용이하고, 근접장광 발생장치를 구성하는 광학계 부품들의 소형, 경량, 박형화가 가능하다.
상술된 실시예에서는 기판위에 근접장광발생장치와 기록부가 순차적으로 적층되어 있으나, 적층되는 순서가 바뀔 수도 있다. 다만, 이 경우도 기록폴에 의해 자기기록되기 전에 근접장광발생장치에 의해 가열되도록 슬라이더에 부착된다. 또한 본 발명의 열보조 자기기록헤드는 수직자기기록방식이나 수평자기기록방식에한정되지 않는다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 열보조 자기기록헤드 및 그 제 조방법에 의하면, 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.
첫째, 기록폴과 서브요크와 차폐층로 둘러싸인 공간은 종래의 자기기록헤드의 구조에서도 확보될 수 있으므로, 종래의 자기기록헤드의 제조공정을 크게 변경하지 않고 본 발명의 열보조 자기기록헤드의 제조가 가능하다.
둘째, 광원을 슬라이더에 설치함으로써, 근접장광 발생폴까지 광을 전송하는 구조를 간단하게 할 수 있으며, 진동이나 충격이 발생하여도 항상 일정한 광 커플링 효율이 유지될 수 있다.
셋째, 근접장광을 발생하는 도파로와 근접장광 발생폴은 열보조 자기기록헤드의 다른 부품들과 함께 박막제조공정을 통해 제조될 수 있으므로, 그 제조가 용이하고, 소형, 경량, 박형화가 가능하다.
이러한 본원 발명인 열보조 자기기록헤드 및 그 제조방법은 이해를 돕기 위하여 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해 정해져야 할 것이다.

Claims (25)

  1. 기록매체와 마주하는 에어베어링 면을 가지는 슬라이더에 장착되어, 상기 기록매체에 국소적으로 광을 조사하여 기록밀도를 향상시키는 열보조 자기기록헤드에 있어서,
    상기 슬라이더의 일 측면에 부착되는 기판;
    상기 기록매체에 자기기록을 하는 것으로, 상기 기판 위에 배치되며 상기 에어베어링 면 쪽의 끝단에 자속이 집속되도록 상기 끝단이 단차된 기록부;
    상기 기록부의 단차되어 형성된 공간에 배치되는 도파로; 및
    상기 도파로를 통해 전송된 광을 이용하여 상기 기록매체에 조사되는 근접장 광을 발생하는 것으로, 그 끝단이 상기 에어베어링 면과 동일 평면상에 놓이며, 상기 기록부에 인접하게 배치되는 근접장광 발생폴;을 포함하는 것을 특징으로 하는 열보조 자기기록헤드.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 기록부는 그 끝단이 상기 에어베어링 면과 동일 평면상에 놓이도록 배치된 기록폴과, 상기 기록폴의 일면에 마련되며 상기 에어베어링 면 쪽의 끝단이 상기 기록폴의 끝단에 대해 단차지게 형성되며 상기 기록폴의 끝단에 자속을 집속하는 것을 보조하는 서브 요크를 포함하며,
    상기 도파로는 상기 서브 요크가 단차되어 형성된 공간에 배치되는 것을 특 징으로 하는 열보조 자기기록헤드.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    기판 위에 배치되며, 스트레이 필드를 차폐하는 차폐층이 더 포함되며,
    상기 차폐층 위에 상기 기록부와 상기 도파로가 배치되는 것을 특징으로 하는 열보조 자기기록헤드.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 기판과 상기 차폐층 사이에 배치되며, 그 끝단이 상기 에어베어링 면과 동일한 평면에 배치되는 재생소자가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 열보조 자기기록헤드.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 근접장광 발생폴은 도파로를 통해 조사된 광에 의해 표면 플라즈몬이 여기되어, 그 끝단에서 근접장이 발생되는 금속 박막인 것을 특징으로 하는 열보조 자기기록헤드.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 근접장광 발생폴은 상기 기록폴과 상기 도파로 사이에 배치되며,
    상기 도파로의 상기 근접장광 발생폴에 인접한 단부는, 상기 도파로를 통해 전송되는 광을 상기 근접장광 발생폴에 조사되도록 비스듬히 기울어진 반사경면인 것을 특징으로 하는 열보조 자기기록헤드.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 기록폴과 근접장광 발생폴 사이에는 열전도방지층이 더 포함되는 것을 특징으로 하는 열보조 자기기록헤드.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 근접장광 발생폴은 상기 에어베어링 면에 가까울수록 그 폭이 좁은 것을 특징으로 하는 열보조 자기기록헤드.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 근접장광 발생폴의 끝단의 폭은 상기 기록매체의 트랙피치보다 같거나 작은 것을 특징으로 하는 열보조 자기기록헤드.
  10. 제5항에 있어서,
    상기 근접장광 발생폴은 상기 도파로의 단부에 형성된 금속 박막인 것을 특징으로 하는 열보조 자기기록헤드.
  11. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 도파로는 가이드하는 광의 경로를 바꾸는 굴절부를 구비하여, 상기 도파로 내로 입사된 광을 상기 에어베어링 면쪽으로 비스듬히 경사지게 굴절시키는 것을 특징으로 하는 열보조 자기기록헤드.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 굴절부는 모드 인덱스 렌즈인 것을 특징으로 하는 열보조 자기기록헤드.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 굴절부는 상기 도파로의 코어층의 두께를 달리하여 실효 굴절률을 변화시킨 모드 인덱스 렌즈인 것을 특징으로 하는 열보조 자기기록헤드.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 굴절부는 상기 도파로의 코어층의 구성원소 조성비를 달리하여 국부적으로 굴절률을 변화시킨 모드 인덱스 렌즈인 것을 특징으로 하는 열보조 자기기록헤드.
  15. 제11항에 있어서,
    상기 굴절부의 입사면은 상기 도파로 내로 입사된 광을 상기 에어베어링 면 쪽으로 비스듬히 굴절시키도록 상기 에어베어링 면에 대해 비스듬히 기울어져 있는 것을 특징으로 하는 열보조 자기기록헤드.
  16. 제11항에 있어서,
    상기 굴절부의 출사면은 상기 도파로 내에서 전송되는 광을 상기 근접장광 발생폴로 집속시키도록 양의 파워를 갖는 곡면인 것을 특징으로 하는 열보조 자기기록헤드.
  17. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 슬라이더에 마련되는 광원을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 열보조 자기기록헤드.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 광원은 상기 슬라이더의 타 측면에 부착되며,
    상기 도파로의 상기 광원에 입접한 단부는 상기 슬라이더의 타 측면과 동일 평면상에 놓이며,
    상기 광원에서 방출되는 광을 상기 도파로에 커플링시키는 것으로, 그 일면은 상기 광원에 대면되며, 그 타면은 상기 도파로의 단부에 접촉되는 프리즘 커플러가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 열보조 자기기록헤드.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 프리즘 커플러의 상기 광원에 대면되는 면은 양의 파워를 갖는 곡면으로 형성된 것을 특징으로 하는 열보조 자기기록헤드.
  20. 제17항에 있어서,
    상기 광원은 상기 슬라이더의 일 측면에 상기 기판과 나란히 부착되는 것을 특징으로 하는 열보조 자기기록헤드.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 광원은 상기 도파로의 단부에 맞닿아 직접 커플링하는 것을 특징으로 하는 열보조 자기기록헤드.
  22. 제20항에 있어서,
    상기 광원에서 방출되는 광을 상기 도파로에 커플링시키는 것으로, 상기 도파로의 상기 광원에 인접한 면에 형성되는 복수개의 홈을 가진 격자 커플러를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 열보조 자기기록헤드.
  23. 기판 위에 클래드층을 형성하는 단계;
    상기 클래드층 위에 제1금속층을 형성하는 단계;
    상기 제1금속층의 일부를 식각하며, 식각되어 형성된 상기 제1금속층의 단면이 상기 클래드층에 대해 비스듬히 경사지도록 하는 단계;
    상기 클래드층의 상기 제1금속층이 식각된 영역에 코어층을 형성하는 단계;
    상기 코어층의 일부에 굴절부를 형성하는 단계;
    상기 제1금속층과 상기 코어층이 접하는 영역 위에 제2금속층을 형성하는 단계;
    상기 제2금속층 위에 기록부를 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 열보조 자기기록헤드의 제조방법.
  24. 제23항에 있어서,
    상기 제1금속층의 일부를 식각하는 방법은 이온 밀링법인 것을 특징으로 하는 열보조 자기기록헤드의 제조방법.
  25. 제23항에 있어서,
    상기 굴절부는 상기 코어층의 굴절부에 해당되는 영역에 상기 코어층의 재질과 동일한 물질을 더 적층하여 형성하는 것을 특징으로 하는 열보조 자기기록헤드의 제조방법.
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