(57)【要約】  空気軸受表面に隣接する導波路と、空気軸受表面に直交する側面を有するペグを含む近接場トランスデューサと、導波路に隣接する書込磁極とを含む装置が開示される。書込磁極は、空気軸受表面に関して直交しない角度で空気軸受表面に向かって延在する第１の部分、および空気軸受表面に向かって延在し、空気軸受表面に直角に接触する側面を含む、第１の部分に接触する第２の部分を含む。第２の部分または書込磁極は、空気軸受表面に直交するペグの側面と、空気軸受表面に向かって延在し、空気軸受表面に直角に接触する書込磁極の第２の部分の側面との間に間隙を規定する。提供される装置を含む磁気記録ヘッドを作製する方法も開示される。
2016515749.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
空気軸受表面に隣接する導波路と、
前記導波路に隣接し、前記空気軸受表面に直交する側面を有するペグを含む近接場トランスデューサと、
前記導波路に隣接し、前記空気軸受表面に関して直交しない角度で前記空気軸受表面に向かって延在するエッジを有する第１の部分、および前記空気軸受表面に向かって延在し、前記空気軸受表面に直角に接触する側面を含む、前記第１の部分に接触する第２の部分を含む書込磁極とを備え、
前記第２の部分は、前記空気軸受表面に直交する前記ペグの前記側面と、前記空気軸受表面に向かって延在し、前記空気軸受表面に直角に接触する前記書込磁極の前記第２の部分の前記側面との間に間隙を規定する、装置。
【請求項２】
前記第２の部分は均一な断面形状を有する、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記断面形状は長方形である、請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記第２の部分は磁性材料を含む、請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記磁性材料は、鉄、コバルト、またはニッケルのうち少なくとも１つを含む金属または合金を含む、請求項４に記載の装置。
【請求項６】
前記第１の部分は、前記空気軸受表面に関して約１５°から約７０°の範囲の角度で位置決めされる、請求項１に記載の装置。
【請求項７】
前記間隙は、前記空気軸受表面に沿って約５ｎｍから約１００ｎｍの長さである、請求項１に記載の装置。
【請求項８】
前記間隙は、少なくとも部分的に絶縁体で充填される、請求項１に記載の装置。
【請求項９】
前記絶縁体は、酸化物、窒化物、またはそれらの化合物を含む、請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
前記酸化物は、シリカまたはアルミナを含む、請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
磁気記録ヘッドを作製する方法であって、
基板平行面上に近接場トランスデューサペグおよび近接場トランスデューサディスクをパターン堆積することを含み、
前記近接場トランスデューサディスクは、前記近接場トランスデューサペグに接触しており、さらに、
前記基板平行面上に絶縁層を堆積することを含み、
前記絶縁層は、前記近接場トランスデューサペグおよび前記近接場トランスデューサディスクを覆い、さらに、
前記絶縁層、前記近接場トランスデューサペグ、および前記近接場トランスデューサディスクを含む表面を平坦化することと、
エッチストップ、次いでヒートシンクを平坦化された表面上にパターン堆積することとを含み、前記ヒートシンクは、前記近接場トランスデューサディスクに接触しており、さらに、
前記ヒートシンク上に、かつ接触して傾斜層を堆積することと、
前記傾斜層をエッチングして傾斜したヒートシンクを生成することと、
前記エッチストップを除去することと、
前記傾斜したヒートシンクおよび前記絶縁層上に、かつ接触して書込磁極をパターニングすることとを含む、方法。
【請求項１２】
前記ヒートシンクはナノ結晶質ダイヤモンドを含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記絶縁層は誘電材料を含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１４】
前記誘電材料はアルミナまたはシリカを含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記書込磁極の前記第２の部分は、鉄、コバルト、またはニッケルのうち少なくとも１つを含む金属または合金を含む磁性材料を含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１６】
前記平坦化された表面上にヒートシンクおよびエッチストップをパターン堆積する前に、前記絶縁層にハードマスクを適用することをさらに含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１７】
前記ハードマスクは非晶質炭素を含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記絶縁層、前記近接場トランスデューサペグ、および前記近接場トランスデューサディスクを含む表面を平坦化した後で前記ハードマスクを除去することをさらに含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１９】
前記書込磁極と前記近接場トランスデューサペグとの間にある幅を有する間隙が前記絶縁体層によって規定され、前記間隙の幅は、前記絶縁層、前記近接場トランスデューサペグ、および前記近接場トランスデューサディスクを含む表面を平坦化することによって制御される、請求項１１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
背景
磁気記憶容量の増大への需要の高まりに応じて、１Ｔｂ／ｉｎ２に迫るかまたはそれより大きい面ビット密度が検討されている。この目標を実現するのに必要とされる５０ｎｍ未満のビットサイズは、超常磁性不安定性が記憶データの寿命に影響を及ぼす範囲内にある。記録情報の面密度を増大するために記録媒体の粒子体積を減少させるにつれて、超常磁性不安定性が問題となる。超常磁性効果は、不等式ＫｕＶ／ｋＢＴ＞７０が維持されることができなくなるように粒子体積Ｖが十分に小さい場合に最も明白である。Ｋｕは材料の結晶磁気異方性エネルギ密度であり、ｋＢはボルツマン定数であり、Ｔは絶対温度である。この不等式が満たされない場合、格納されたビットを熱エネルギが消磁する可能性がある。面密度を増大させるために粒径を減少させるにつれて、しきい値が所与のＫｕおよび温度Ｔに達し、安定したデータ記憶が実現可能ではなくなる。
【０００２】
熱的安定性は、非常に高いＫｕを有する材料で形成された記録媒体を採用することによって向上させることができる。しかし、利用可能な材料によっては、記録ヘッドは、そのような媒体に書込むのに足りるまたは十分高い書込磁場を提供することができない。したがって、記録プロセスを支援するために、熱エネルギを採用して、媒体に書込むための磁場を印加する前またはその時点付近で記録媒体上の局所領域を加熱することによって、記録ヘッド磁場制限を克服することが提案されている。
【０００３】
熱アシスト磁気記録（ＨＡＭＲ）は概して、記録媒体を局所的に加熱して保磁力を低下させるという概念を指す。これにより、印加された書込磁場が、熱源によって引起される一時的な磁気軟化中により容易に磁化を導くことが可能となる。ＨＡＭＲによって、十分な熱的安定性を保証するために室温においてより大きな磁気異方性を有する小粒媒体の使用が可能となる。これは増大した面密度における記録のために望ましい。ＨＡＭＲは、傾斜した媒体、縦方向の媒体、垂直な媒体、およびパターニングされた媒体を含む任意の種類の磁気記憶媒体に適用することができる。媒体を加熱することによって、書込磁場が媒体に書込むのに十分となるようにＫｕまたは保磁力が低下される。媒体が周囲温度に冷えると、保磁力は、記録情報の熱的安定性を保証するために十分に高い値を有する。
【０００４】
熱アシスト磁気記録について、たとえば可視光、赤外光、または紫外光の電磁波をデータ記憶媒体の表面上に導き、局所的な領域の温度を上昇させて切換を容易にすることができる。固体浸漬レンズ（ＳＩＬ）、固体液浸ミラー（ＳＩＭ）、およびモード指数レンズなどの周知の光導波路が、電磁放射にさらされる媒体上のスポットの寸法を減少させる際の使用に提案されている。回折限界の光学効果により、ＳＩＬ、ＳＩＭ、およびモード指数レンズだけでは、高い面密度記録に必要な焦点寸法を実現するのに十分ではない。金属ピンおよび他の近接場トランスデューサ（ＮＦＴ）設計が導波路の焦点に位置決めされ、エネルギをさらに集中させ、かつ記録媒体の表面上の小さなスポットにエネルギを導くために用いられる。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
概要
本明細書に開示される様々な実施形態は、概して、熱アシスト磁気記録（ＨＡＭＲ）で用いられる書込ヘッドにおける近接場トランスデューサ−書込磁極間隔を制御するための装置および方法に向けられている。一局面では、空気軸受表面に隣接する導波路と、空気軸受表面に直交する側面を有するペグを含む近接場トランスデューサと、導波路に隣接する書込磁極とを含む装置が提供される。書込磁極は、空気軸受表面に関して直交しない角度で空気軸受表面に向かって延在する第１の部分、および空気軸受表面に向かって延在し、空気軸受表面に直角に接触する側面を含む、第１の部分に接触する第２の部分を含む。第２の部分または書込磁極は、空気軸受表面に直交するペグの側面と、空気軸受表面に向かって延在し、空気軸受表面に直角に接触する書込磁極の第２の部分の側面との間に間隙を規定する。
【０００６】
別の局面では、磁気記録ヘッドを作製する方法が提供され、当該方法は、基板平行面上に近接場トランスデューサペグおよび近接場トランスデューサディスクをパターニングすることと、基板平行面上に配置された絶縁層を堆積することと、絶縁層、近接場トランスデューサペグ、および近接場トランスデューサディスクを含む表面を平坦化することと、表面を少なくとも部分的に覆うヒートシンクおよびエッチストップをパターニングすることと、ヒートシンク上に、かつ接触して傾斜層を堆積することと、傾斜層をエッチングして傾斜したヒートシンクを生成することと、エッチストップを除去することと、傾斜層および絶縁層上に、かつ接触して書込磁極をパターニングすることとを含む。
【０００７】
本開示では、「パターン堆積」または「パターン堆積すること」とは、マスクなどのテンプレートによって形成されたパターンで層が堆積され、スパッタリング、蒸発または蒸着を含むことができるプロセスを指し、「磁極」および「書込磁極」は、交換可能であって、熱アシスト磁気記録（ＨＡＭＲ）を用いて媒体にデータを記録するのに用いられる書込磁極を指す。
【０００８】
上記の概要は、本開示の開示される各実施形態またはすべての実施例を記載することを意図するものではない。以下の図および詳細な説明は、より具体的に例示的な実施形態を例証する。
【０００９】
図面の簡単な説明
明細書全体を通して、添付の図面を参照し、図中、同一の参照番号は同一の要素を示す。図は必ずしも縮尺通りではなく、例示されている相対的な形状または厚さを有する特徴を含むと解釈されるべきではない。図は例示の目的だけのためのものであり、提供される物品の重要な構成要素を示すためだけに提示される。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】提供される装置の実施形態を含むハードドライブスライダの斜視図である。
【図２】提供される装置の実施形態の断面図である。
【図３Ａ】提供される磁気書込ヘッドを作製するためのプロセスを示す連続した斜視図である。
【図３Ｂ】提供される磁気書込ヘッドを作製するためのプロセスを示す連続した斜視図である。
【図３Ｃ】提供される磁気書込ヘッドを作製するためのプロセスを示す連続した斜視図である。
【図３Ｄ】提供される磁気書込ヘッドを作製するためのプロセスを示す連続した斜視図である。
【図３Ｅ】提供される磁気書込ヘッドを作製するためのプロセスを示す連続した斜視図である。
【図３Ｆ】提供される磁気書込ヘッドを作製するためのプロセスを示す連続した斜視図である。
【図３Ｇ】提供される磁気書込ヘッドを作製するためのプロセスを示す連続した斜視図である。
【図３Ｈ】提供される磁気書込ヘッドを作製するためのプロセスを示す連続した斜視図である。
【図３Ｉ】提供される磁気書込ヘッドを作製するためのプロセスを示す連続した斜視図である。
【図３Ｊ】提供される磁気書込ヘッドを作製するためのプロセスを示す連続した斜視図である。
【図３Ｋ】提供される磁気書込ヘッドを作製するためのプロセスを示す連続した斜視図である。
【図３Ｌ】提供される磁気書込ヘッドを作製するためのプロセスを示す連続した斜視図である。
【図３Ｍ】提供される磁気書込ヘッドを作製するためのプロセスを示す連続した斜視図である。
【図４】具体化された装置のモデルに関するエッチストップ長さの関数としての磁場のプロットである。
【図５】具体化された装置を用いたモデルに関する近接場トランスデューサディスクに対するヒートシンクディスクのオフセットの関数としての書込ヘッド温度（ＭＨ比）に対する媒体温度の比率の変化のプロットである。
【図６】具体化された装置を用いたモデルに関する２０ｍＷの入力パワーについての媒体温度のプロットである。
【図７】具体化された装置を用いたモデルに関する４５０度の媒体温度上昇についての最大温度勾配（Ｔｇｍａｘ）のプロットである。
【図８】具体化された装置を用いたモデルに関する他の図に示されるのと同じオフセットの関数としてのピーク温度の８０％における温度プロフィルの最も広いクロストラック幅のプロットである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図は必ずしも縮尺通りではない。図中に用いられる同一の番号は、同一の部品を指す。しかしながら、ある図中である部品を指すのにある番号を用いても、同じ番号で示される別の図中の当該部品を限定することを意図するものではないことが理解されるであろう。
【００１２】
詳細な説明
以下の説明では、本願の記述の一部をなすとともにいくつかの特定の実施形態を例示する添付の図面のセットが参照される。他の実施形態が想定され、これらは本開示の範囲から逸脱することなく行われ得ることが理解されるべきである。したがって、以下の詳細な説明は、限定的な意味で捉えられるべきではない。
【００１３】
特に記載がないかぎり、本明細書および請求項で用いられる特徴サイズ、量、および物性を表わす数字はすべて、すべての場合において「約」という用語により修飾されるものとして理解されるべきである。したがって、別段の記載がないかぎり、上記の明細書および添付の請求項に記載される数値パラメータは、本明細書中に開示される教示を利用して、当業者により得ようとされる所望の特性に応じて変化し得る近似値である。終点による数値範囲の使用は、その範囲内のすべての数字（たとえば、１〜５は、１、１．５、２、２．７５、３、３．８０、４、および５を含む）およびその範囲内の任意の範囲を含む。
【００１４】
本開示は概ね、ハードドライブなどの磁気記録デバイスに用いられる書込ヘッドに関する。特に、本開示は、磁気媒体の面データ密度を増加させるために用いられ得る、熱アシスト型磁気記録（ＨＡＭＲ）に関する。ＨＡＭＲデバイスでは、特殊な構成の磁気媒体において、情報ビットが高温で記憶層中に記録される。熱の使用は、さもなければ磁気媒体の面データ密度を限定するおそれがある超常磁性効果を克服することができる。このため、ＨＡＭＲデバイスは、小さく限定された媒体部分（スポット）を加熱するために電磁エネルギを伝送するための磁気書込ヘッドを含み得、同時に、磁気書込ヘッドは記録のために媒体に磁場を印加する。
【００１５】
極めて小さく限定されたホットスポットを達成する１つの方法は、ハードドライブスライダの空気軸受表面近傍に配置されたプラズモン光アンテナまたはアパーチャなどの光近接場トランスデューサ（ＮＦＴ）を使用することである。光は、光源（たとえばレーザダイオード）からスライダ内に集積された光学部品に照射され得る。このような集積された光学部品の一例は、それぞれの屈折率間に高コントラストを有するコア層およびクラッド層から形成される導波路を含む。導波路中に伝搬する光は、平面型固浸ミラー（ＰＳＩＭ）などの集光要素によって向けられてもよい。ＰＳＩＭは、エネルギをＮＦＴに集中させてもよい。ＮＦＴによって、エネルギが非常に小さなスポットで媒体に照射される。
【００１６】
導波路、ＮＦＴ、およびＰＳＩＭは、スライダ内に形成される集積光デバイスの例である。集積光学部品の分野は一般的に、基板上に光学デバイスを構築することに関し、これらはときに電子部品と組み合わされて、機能的システムまたはサブシステムを生み出す。たとえば、光は、層堆積技術を用いて基板上に堆積された導波路を介して部品間に伝達され得る。これらの導波路は、中間のコア層は比較的高い屈折率を有する（たとえば酸化タンタル）材料の層として、上部／底部のクラッド層は比較的低い屈折率を有する材料の層として形成され得る。上述のＮＦＴおよびＰＳＩＭを含む他の光学部品も同様に形成され得る。
【００１７】
ＨＡＭＲスライダでは、光はレーザダイオードなどの光源からこれらの集積光学部品内に照射される。光をスライダ内に照射する１つの方法は、外部に設置されたレーザからスライダ内に作られた光導波路またはグレーティング結合器を介して光をスライダ内に照射することである。別の方法は、レーザダイオードなどのレーザ光源をスライダに配置することであり、レーザインスライダ（ＬｉＳ）光伝送と呼ばれる。レーザインスライダ構成では、光がレーザダイオードの発光面から光導波路に照射される。レーザインスライダ光伝送は、ウェハレベルで集積されることができ、大量生産に好適であり得る。
【００１８】
図１は、開示される近接場トランスデューサを含むハードドライブスライダの斜視図である。ＨＡＭＲスライダ１００は、ＨＡＭＲスライダ１００のトレーリングエッジ表面１０４の近くのＨＡＭＲスライダ１００の頂部上に位置するレーザダイオード１０２を含む。レーザダイオード１０２は、ＨＡＭＲスライダ１００の空気軸受表面１０８上に一方のエッジを有する書込ヘッド１０６の近くに光を伝送する。空気軸受表面１０８は、デバイス動作中に移動する媒体表面（図示せず）に面し、近接して保持される。
【００１９】
レーザダイオード１０２は、書込ヘッド１０６の近傍の点で媒体を加熱するために電磁エネルギを供給する。導波路１１０などの光結合部品は、ＨＡＭＲスライダ１００内に一体的に形成され、レーザダイオード１０２から媒体に光を伝送する。特に、局所導波路１１０およびＮＦＴ１１２は、書込ヘッド１０６近くに位置し、書込動作中に媒体を局所的に加熱してもよい。この例のレーザダイオード１０２は一体型の端面発光デバイスであってもよいが、導波路１１０およびＮＦＴ１１２は、任意の光源および光伝送機構とともに用いられてもよいことが認識されるであろう。たとえば、端面点火レーザの代わりに面発光レーザ（ＳＥＬ）を使用してもよい。
【００２０】
図１の例はＨＡＭＲスライダ１００と一体化されたレーザダイオード１０２を示しているが、本明細書に述べられるＮＦＴ１１２は、任意の種類の光伝送構成に有用であり得る。たとえば、自由空間光伝送構成では、レーザはスライダの外部に搭載され、光ファイバおよび／または導波路によってスライダに結合され得る。そのような配置におけるスライダは、ＮＦＴ１１２を励磁するスライダ一体化導波路１１０に光が結合され伝送されるグレーティング結合器を含み得る。
【００２１】
ＨＡＭＲデバイスは、典型的な磁気媒体の面データ密度を限定する超常磁性効果を克服するために、上記のタイプの光学デバイスを利用して磁気記録媒体（たとえばハードディスク）を加熱する。ＨＡＭＲ媒体に書込む際、光は、書込が行なわれるトラック上の小さなホットスポット内に集束され得る。光は導波路１１０を通って伝搬し、導波路から直接または集光要素を介してＮＦＴ１１２に結合される。結合器、ミラー、プリズムなどの他の光学要素もスライダと一体的に形成されてもよい。ＨＡＭＲ記録ヘッドに用いられる光学要素は、一般的に集積光学デバイスと呼ばれる。
【００２２】
回折限界として知られるものの結果として、光学部品を用いて光の波長の約半分未満の寸法に集光させることができない。一部のＨＡＭＲ設計で用いられるレーザは、７００〜１５５０ｎｍのオーダの波長を有する光を生じるが、所望のホットスポットは５０ｎｍ以下のオーダである。したがって、望ましいホットスポットサイズは、光の波長の半分をゆうに下回る。光学的集光器を用いて望ましいホットスポットサイズを得ることは、回折がこのスケールで限界となるため不可能である。その結果、ＮＦＴ１１２を使用して媒体上にホットスポットを作る。
【００２３】
ＮＦＴ１１２は、意図される波長で局所的表面プラズモン共鳴に達するように設計された近接場光学デバイスである。導波路および／または他の光学要素は、ＮＦＴ１１２が位置するトランスデューサ領域（たとえば焦点領域）上に光を集束させる。ＮＦＴ１１２は、この光の集束に応じて表面プラズモン共鳴を達成するように設計されている。共鳴点では、金属表面での電子の集団振動により、高電界がＮＦＴ１１２を囲む。この電界の一部が記憶媒体内を通り抜けて、吸収されることにより、記録されている媒体上のスポットの温度を上昇させる。一般的にＮＦＴは、アルミニウム、金、銀、または銅などの表面プラズモンを支持する材料からなる。ＮＦＴは他の材料を有してもよいが、それらの外面上に表面プラズモンを支持する材料を有する必要がある。
【００２４】
ＮＦＴ１１２と書込ヘッド１０６の磁極端との間の距離（「ＮＰＳ」または「ＮＦＴ−磁極間隔」）は、ＨＡＭＲ記録の品質を規定する際に重要なパラメータである。ＮＰＳは、書込位置での磁場とＮＦＴ結合効率とに直接関連する。ＮＦＴと書込ヘッドの磁極端との間の距離の制御は、現在設計されているＨＡＭＲ書込ヘッドにおける課題であり得る。広く用いられている傾斜した書込ヘッドは、ＮＰＳの制御が不十分であり得る。巻付け型エッチストップを用いるなどしてＮＰＳ制御を向上させる試みがなされているが、この手法はＮＦＴ結合効率を著しく低下させ、ヘッドに関する信頼性の問題を引起こす可能性がある。必要とされるのは、ＮＰＳを制御することができるが、磁場もＮＦＴ結合効率も損なわない書込ヘッド設計である。
【００２５】
ＨＡＭＲ用途で用いられてきた典型的なＮＦＴは、レーザダイオードなどの光源から発せられた光のコレクタとして作用する拡大領域と、レーザ光からのエネルギを記録媒体上のごく小さなスポットに「合焦させる」ことを可能にするペグ領域とを有する。このスポットは、近接場トランスデューサによって生成される表面プラズモンにより、回折限界よりはるかに小さい。
【００２６】
図２は、提供される装置の実施形態の断面図である。空気軸受表面に隣接する導波路を含む、磁気記録のための装置２００が設けられる。導波路は、クラッディング２１８によって包囲されたコア２１６を含む。スペーサ（コア−ＮＦＴ間隔）２１２は、導波路コア２１６と近接場トランスデューサ（ペグ２３１およびディスク２３２）と間の距離を制御する。導波路コア２１６は、底部クラッド層２１８および頂部クラッド層２１９よって包囲される。装置２００は、導波路に隣接する近接場トランスデューサも含む。近接場トランスデューサは、空気軸受表面２５０に直交する側面２３１を有するペグ２３０を含む。近接場トランスデューサは、近接場トランスデューサディスク２３２およびヒートシンク２３４も含む。図２に示される実施形態では、図３Ａ〜図３Ｍの図に見られるように、近接場トランスデューサディスク２３２およびヒートシンク２３４はディスク状である。図２に示される実施形態では、ペグ２３０は、近接場トランスデューサディスク２３２に熱的にかつ電気的に接触している。ヒートシンク２３４は、近接場トランスデューサディスク２３２に接触して設けられる。ヒートシンク２３４は、双頭矢印２４１として示される距離だけ近接場トランスデューサディスク２３２からオフセットされる。図２によれば、双頭矢印２４５はエッチストップ長さである。書込磁極は、導波路に隣接し、空気軸受表面に関して直交しない角度で空気軸受表面２５０に向かって延在するエッジ２２５を有する第１の部分２２０を含む。書込磁極は、第１の部分２２０に接触する第２の部分２２２も含む。第２の部分２２２は、空気軸受表面２５０に向かって延在し、空気軸受表面２５０に直角に接触する側面２２７を含む。書込磁極の第２の部分２２２は、空気軸受表面２５０に直交するペグ側面２３１と、空気軸受表面２５０に向かって延在し、空気軸受表面２５０に直角に接触する書込磁極の第２の部分２２２の側面２２７との間に間隙２４７を規定する。間隙２４７は、スペーサ２１２と頂部クラッディング２１９との間の空間２１４を充填するのに用いられるのと同じ材料で充填することができる。提供される装置は、近接する磁気媒体２６２の情報を記録するために熱アシスト磁気記録ヘッドの一部として利用されることができる。
【００２７】
いくつかの実施形態では、書込磁極の第２の部分２２２は均一な断面を有することができる。典型的に、この断面は形状が長方形または円形である。書込磁極の第２の部分２２２（および典型的に第１の部分２２０）は、磁性材料を含むことができる。磁性材料は、鉄、コバルト、またはニッケルのうち少なくとも１つを含む金属または合金を含むことができる。書込磁極の第１の部分２２０のエッジ２２５は、直交しない角度で空気軸受表面２５０に向かって延在する。概して、第１の部分２２０は、空気軸受表面に関して約１５°から約７０°の範囲の角度で位置決めされる。典型的に、角度は約６０°（または導波路面に関して３０°）であり得る。間隙２４７は、少なくとも部分的に絶縁体（空気を含む）で充填されることができ、空気軸受表面に沿って約５ｎｍから約１００ｎｍの長さで延在することができる。絶縁体は誘電材料を含むことができ、金属酸化膜、金属窒化物、またはその組合せを含んでもよい。典型的に、絶縁体はシリカまたはアルミナを含む。
【００２８】
別の局面では、磁気記録ヘッドを作製するための方法が提供される。当該方法は、図３Ａ〜図３Ｍを参照することによって最も良く説明される。すべての項目は、図３Ａ〜図３Ｍの間で一貫して符号が付される。本明細書では図３Ａ〜図３Ｍによってシーケンスが例示されるが、この典型的なシーケンスは、提供される方法を、提供される工程の厳密な順序に制限するものと解釈されるべきではない。磁気記録ヘッドを作製するための提供される方法は、単純なエッチストップおよび２つの工程で作製される二部ヒートシンクを用いる。単純なエッチストップはＮＦＴの周りに磁性材料を巻付けず、したがってＮＦＴ効率を犠牲にしない。そのような配置は、本明細書に示されるように、媒体に伝送される書込磁場を上昇させることもできる。加えて、二部ヒートシンクは、ＮＰＳ距離を制御しつつ、良好な熱放散をもたらすことができる。
【００２９】
磁気記録ヘッドを作製するための提供される方法の実施形態は、プロセスを例示するために本明細書において予測的な例を用いて提示される。導波路コア層３１２が基板上に堆積される。２０〜３０ｎｍのコア−ディスクスペーサ層３１４が導波路コア層３１２上に堆積され、基板平行面を形成する。コア−ディスクスペーサ層は、アルミナまたはシリカなどの金属酸化膜を含むことができる。導波路コア層３１２は、コア−ディスクスペーサ層３１４の屈折率と比較して高い屈折率を有する誘電体層であり得る。典型的に、コア−ディスクスペーサ層３１４は、導波路コア層３１２を包囲するクラッディングとして作用することができる材料である。
【００３０】
提供される磁気記録ヘッドを作製するには、以下の標準的なプロセスシーケンス：ａ）Ａｕ堆積、ｂ）フォトリソグラフィ、ｃ）Ａｕイオンビームエッチ（ＩＢＥ）、およびｄ）フォトレジストストリップにより、まず近接場トランスデューサペグ３２１が形成される。結果として生じる構造が図３Ａに示される。続いて、または同時に、近接場トランスデューサディスク３２２も標準的なリフトオフプロセスを用いて基板平行面上に形成される。近接場トランスデューサディスク３２２は、高さ約１００ｎｍおよび直径２５０ｎｍであり、ディスクの形状である。近接場トランスデューサディスク３２２は金からなり、近接場トランスデューサペグ３２１に隣接しかつ接触してパターン堆積される。近接場トランスデューサペグ３２１および近接場トランスデューサディスク３２２は、たとえば金、銀、銅、またはその合金などのプラズモン材料からなる。近接場トランスデューサペグ３２１および近接場トランスデューサディスク（ディスク）３２２を有する基板平行面が図３Ｂに例示される。
【００３１】
次いで、約５０ｎｍ厚さの誘電絶縁層３１６が、図３Ｃに示されるように近接場トランスデューサペグ３２１および近接場トランスデューサディスク３２２を含む基板平行面上にブランケット堆積される（blanket deposited）。典型的に、誘電絶縁層は、アルミナまたはシリカなどの金属酸化膜を含む。誘電絶縁層３１６の厚さは、最終的な書込ヘッドにおける近接場トランスデューサペグ３２１の厚さと、所望の近接場トランスデューサ−書込磁極間隔（ＮＰＳ）とに依存する。たとえば、ペグ厚さが２５ｎｍであり、所望のＮＰＳが３０ｎｍである場合、堆積された酸化層は約５５ｎｍでなければならない。図３Ｃは、金属酸化物誘電絶縁層３１６でブランクカバーされた（blanked covered）堆積された近接場トランスデューサペグ３２１および近接場トランスデューサディスク３２２を有する基板平行面を示す。
【００３２】
絶縁層３１６の堆積後、１０〜２０ｎｍ厚さのハードマスク３１８の層が図３Ｃから基板上にブランケット堆積される。ハードマスク３１８は非晶質炭素からなり、近接場トランスデューサペグ３２１および近接場トランスデューサディスク３２２を被覆するハードマスク３１８の部分は、図３Ｄに示されるように酸素プラズマを用いて灰化される。ディスクの頂部は、化学機械平坦化（ＣＭＰ）を用いて研磨される。磁場領域は、化学機械平坦化中はハードマスクによって保護される。ハードマスク上の研磨率は、酸化物誘電絶縁層上の研磨率と比較して非常に低い。結果として生じる構造が図３Ｅに示される。絶縁層３１６および余分なヒートシンク材料が研磨された後、近接場トランスデューサディスク３２２が露出され、ハードマスク面と面一となる。この時点で、ハードマスク層は、図３Ｆに示されるように５０ｎｍ厚さの誘電絶縁層（金属酸化膜）３１６によって包囲される５０ｎｍ厚さのディスクを有する近接場トランスデューサディスク３２２を残して灰化される。ＮＰＳ厚さは、絶縁層３１６の堆積厚さと平坦化（ＣＭＰ）の量とによって規定される。
【００３３】
ハードマスク材料（非晶質炭素）からなる５０ｎｍ厚さの傾斜壁エッチストップ３３０は、誘電絶縁体上に堆積されたパターンである。エッチストップ３３０は、図３Ｇに示されるように近接場トランスデューサディスク３２２のエッジに対して位置決めされる。エッチストップ３３０の位置は、ペグ３２１上の書込磁極の最終的な平坦距離を規定する。次いで、所望の領域（この工程ではＮＦＴディスク領域）を露出したままフォトレジストが第１にパターニングされるリフトオフプロセスで近接場トランスデューサディスク３２２上にヒートシンクディスク３２４がパターン堆積される。次いで、フォトレジスト上、および開かれた露出した領域上にＡｕが堆積される。最後に、ウェハ上のＡｕディスクを残して、フォトレジスト上のＡｕがフォトレジスト溶媒でリフトオフされる。図３Ｈに示されるように、６００〜７００ｎｍ厚さの頂部クラッド層３４０が近接場トランスデューサディスク３２２、ヒートシンクディスク３２４、およびエッチストップ３３０の上にあり、かつ接触するように、プラズマ強化化学蒸着（ＰＥＣＶＤ）によってスパッタリングされるかまたは堆積される。任意に、化学機械平坦化がクラッド層３４０の頂面を平らにするために行なわれる。ハードマスク３４２（非晶質炭素またはクロミウム）がクラッド層３４０上にパターニングされ、図３Ｈに示されるように傾斜頂部エッジを規定する。頂部クラッド層３４０が約３０度の角度で反応性イオンビームエッチングを用いてエッチングされ、図３Ｊに示されるように、傾斜したヒートシンク３２４およびスロープ層３４４を生成する。ハードマスク３４２の頂部エッジおよびスロープ３４４の傾斜角は、エッチングされたスロープ３４４がエッチングストップ層３３０の側壁３５０を遮断するように制御される。
【００３４】
次いで、ハードマスク層３４２およびエッチングストップ層３３０が、図３Ｊに示されるように、傾斜したヒートシンク３２４を損傷することなく、酸素灰化（oxygen ashing）によってまたはウェットエッチングによって除去される。２０ｎｍ厚さの薄いシード層がウェハ面上にブランケット堆積され、その後フォトレジストパターン、次いで書込磁極３６０，３６５がめっきされ、その後フォトレジストが除去され、シード層を粉砕して、図３Ｋに示されるように、近接場トランスデューサのヒートシンク３２４およびペグ３２１上に位置決めされたパターニングされた書込磁極３６０，３６５を生成する。
【００３５】
図３Ｋに示される構造が最終構造である。より良く視覚化するために、図３Ｌに示されるようにクラッド層３４０の壁に直交する面３７０に沿って切断する（二分する）ことによって断面図が形成される。結果は、導波路コア３１２、コア−ディスクスペーサ層３１４、近接場トランスデューサ−書込磁極間隔を規定する誘電絶縁層３１６を含む図３Ｍに示される磁気書込ヘッドの断面図である。書込磁極は２つの部分‐空気軸受表面に関して直交しない角度で空気軸受表面に向かって（図３Ｍには示されないが、書込磁極３６０，３６５の正面側と平行に）延在するエッジを有する第１の部分３６０と、空気軸受表面に向かって直角に延在し、ペグ３２１と書込磁極の第２の部分３６５との間に間隙３４７を規定する側面を有する第２の部分３６５とを有する。書込磁極３６５の第２の部分の間の間隙２４７は、絶縁体層３１６および近接場トランスデューサペグ３２１によって形成される。近接場トランスデューサ−書込磁極間隔は、絶縁層、近接場トランスデューサペグおよび近接場トランスデューサディスクを含む表面を平坦化することによって規定され、制御される。
【００３６】
提供される装置および方法の設計のために本明細書に提示される結果は、磁気モデリング、光学モデリング、および熱的モデリングを含む有限要素モデリングに基づく。モデリングの結果が図４〜図８に示される（光学的結果は本明細書には示されないが、熱的モデリングにおいて用いられる）。
【００３７】
図４は、具体化された装置のモデルに関する磁極端パラメータの関数としての磁場のプロットである。図４は、エッチストップ長さ（図２に双頭矢印２４５として示されるＥＳＬ）の関数としての磁場のプロットである。異なる頂部磁極高さ（図２に２４３として示されるＴＰＨ）に関するこの関数のプロットが図４に示される。磁場の値はいくつかのスイッチング事象の平均値であり、空気軸受表面の約１０ｎｍ下方で最大値である。図５は、基線に対する、近接場トランスデューサディスクへのヒートシンクディスクのオフセット（図２に双頭矢印２４１として示される）の関数としての書込ヘッド温度に対する媒体温度の比率（ＭＨ比）の変化を示す。ＭＨ比は書込ヘッド信頼性における主なパラメータである。より高いＭＨ比は、より良好な書込ヘッド信頼性を示した。図５は、約３０ｎｍのオフセットによって最良の書込ヘッド信頼性が生じることを示す。データは、５０ｎｍの頂部磁極高さと、４０および６０ｎｍのエッチストップ長さとについて示される。
【００３８】
図６は、具体化された装置を用いたモデルに関する記録媒体ピーク温度のプロットである。図６は、図５に示されるのと同じオフセットの関数としてプロットされた２０ｍＷのレーザ入力パワーを用いた媒体の温度を示す。媒体温度が高いほど、良好なヘッド信頼性のために必要とされるレーザパワーが少なくなる。
【００３９】
図７は、４５０度の媒体温度上昇についての最大温度勾配（Ｔｇｍａｘ）のプロットである。大きな温度勾配は、媒体のより鋭い遷移と、データのより高い線密度を得る能力とを示す。グラフは、より良好な性能を得るためには、ヒートシンクディスクと近接場トランスデューサディスクとの中間のオフセットの必要性を示す。
【００４０】
図８は、他の図に示されるのと同じオフセットの関数としてのピーク温度の８０％における温度プロフィルの最大クロストラック幅のプロットである。値が小さいほど、より高い潜在性トラック密度を意味する。線密度およびトラック密度がともに面密度を決定する。
【００４１】
図６〜図８では、本開示に記載されている特徴を有さない（すなわち、ＴＰＨおよびＥＳＬが両方とも０である場合、かつヒートシンクディスクおよびＮＦＴディスクが同じ寸法および材料を有し、オフセットを有さない場合の）書込ヘッドの性能を示すために線が描かれている。これは、新しい書込ヘッドを設計するための基線として用いられる。図４〜図８に示されるモデリングの結果は、約３０ｎｍのオフセット（ヒートシンクディスク−近接場トランスデューサディスクディスク）を選択することで、信頼性および面密度の両方を考慮した最良の設計が得られることを示す。より重要なことに、結果は、新しい設計が、ＮＦＴ−磁極間隔を制御する利点すべてを有しつつ、基線と同様であり、場合によっては基線よりも良好な信頼性および面密度性能も有することを示す。
【００４２】
本明細書中に引用されたすべての引用文献および公報は、それらが本開示と直接矛盾しない限り、その全体が引用により明確に本開示中に援用される。特定の実施形態を本明細書中に例示し、記載したが、本開示の範囲を逸脱することなく、さまざまな代替的なおよび／または同等の実施例が、図示および説明された特定の実施形態の代わりに行なわれ得ることが当業者であれば認識されるであろう。本出願は、ここに記載した特定の実施形態の如何なる適応またはバリエーションも包含することを意図する。したがって、本開示は、請求項およびその同等物によってのみ限定されることを意図する。本明細書中で引用されたすべての引用文献は、引用によりその全体がここに援用される。
【図１】
2016515749.tif 000003
【図２】
2016515749.tif 000004
【図３Ａ】
2016515749.tif 000005
【図３Ｂ】
2016515749.tif 000006
【図３Ｃ】
2016515749.tif 000007
【図３Ｄ】
2016515749.tif 000008
【図３Ｅ】
2016515749.tif 000009
【図３Ｆ】
2016515749.tif 000010
【図３Ｇ】
2016515749.tif 000011
【図３Ｈ】
2016515749.tif 000012
【図３Ｉ】
2016515749.tif 000013
【図３Ｊ】
2016515749.tif 000014
【図３Ｋ】
2016515749.tif 000015
【図３Ｌ】
2016515749.tif 000016
【図３Ｍ】
2016515749.tif 000017
【図４】
2016515749.tif 000018
【図５】
2016515749.tif 000019
【図６】
2016515749.tif 000020
【図７】
2016515749.tif 000021
【図８】
2016515749.tif 000022
【国際調査報告】
2016515749.tif 000023
2016515749.tif 000024