熱輔助磁記錄磁頭和熱輔助磁記錄磁盤驅(qū)動(dòng)器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明總體上涉及一種熱輔助磁記錄(HAMR)磁盤驅(qū)動(dòng)器，其中，磁盤上的磁記錄層在高溫時(shí)被寫入數(shù)據(jù)，具體而言，本發(fā)明涉及一種改進(jìn)的HAMR寫磁頭。
【背景技術(shù)】
[0002]在傳統(tǒng)磁記錄中，記錄介質(zhì)中存儲(chǔ)的磁化的熱不穩(wěn)定性可能導(dǎo)致記錄數(shù)據(jù)的丟失。為了避免這種情況，需要具有高磁晶各向異性(Ku)的介質(zhì)。但增大Ku也增大了介質(zhì)的矯頑力，其可能超過寫磁頭的寫磁場能力。由于已知記錄層的磁性材料的矯頑力是與溫度相關(guān)的，所以對(duì)于熱穩(wěn)定性問題的一個(gè)被提出的解決方案是熱輔助磁記錄(HAMR)，其中，在寫入過程中局部加熱高Ku磁記錄材料，以便將矯頑力降低到足以進(jìn)行寫入，但在磁盤驅(qū)動(dòng)器的環(huán)境溫度(即，約15-30°C的正常工作溫度或“室”溫)，為了所記錄的位的熱穩(wěn)定性，矯頑力/各向異性足夠高。在一些被提出的HAMR系統(tǒng)中，將磁記錄介質(zhì)加熱到接近或高于其居里溫度。隨后在環(huán)境溫度由傳統(tǒng)磁阻讀磁頭讀回所記錄的數(shù)據(jù)。已經(jīng)提出了既用于傳統(tǒng)連續(xù)介質(zhì)又用于比特圖案化介質(zhì)(bit-patterned media)的HAMR磁盤驅(qū)動(dòng)器，在傳統(tǒng)連續(xù)介質(zhì)中，磁記錄材料是磁盤上的連續(xù)層，在比特圖案化介質(zhì)中，磁記錄材料被圖案化成離散的數(shù)據(jù)島或“多個(gè)位”。
[0003]在典型的HAMR寫磁頭中，來自激光二極管的光耦合到波導(dǎo)，該波導(dǎo)將光引導(dǎo)到近場換能器(NFT)(也稱為等離子天線(plasmonic antenna))?！敖鼒觥睋Q能器指的是“近場光學(xué)”，其中光傳送通過具有亞波長特征的元件，并且光耦合到與第一元件相距亞波長距離的第二元件，例如基板，如磁記錄介質(zhì)。NFT通常位于空氣軸承滑塊的空氣軸承表面(ABS)，空氣軸承滑塊還支撐讀磁頭和磁寫極并且在磁盤表面上漂浮和“保存文件(file)”。NFT通常由成形為在光入射時(shí)使得表面電荷運(yùn)動(dòng)集中在位于滑塊ABS處的凹槽或尖端上的低損耗金屬(例如Au、Ag、Al、Cu)形成。振蕩尖端電荷產(chǎn)生強(qiáng)烈的近場圖案，該近場圖案加熱磁盤上的記錄層。磁寫極隨后用于在記錄層冷卻的同時(shí)改變該記錄層的磁化。有時(shí)，NFT的金屬結(jié)構(gòu)可以產(chǎn)生諧振電荷運(yùn)動(dòng)(表面等離激元)以進(jìn)一步增大強(qiáng)度和磁盤加熱。例如，當(dāng)偏振光與E-天線型NFT對(duì)準(zhǔn)時(shí)，可以在E-天線的凹槽或尖端處產(chǎn)生強(qiáng)的近場圖案?？梢酝ㄟ^調(diào)整E-天線尺寸以使得表面等離激元頻率與入射光頻率匹配來產(chǎn)生諧振電荷運(yùn)動(dòng)。在US2011/0096639和US2011/0170381中描述了具有一般的三角形輸出端的NFT，有時(shí)被稱為“微喙(nanobeak)”型NFT，上述兩個(gè)美國申請(qǐng)都被轉(zhuǎn)讓給與本申請(qǐng)相同的受讓人。在此類NFT中，在波導(dǎo)表面產(chǎn)生的漸逝波(evanescent wave)親合到在NFT的表面上激發(fā)的表面等離激元，并且在三角形輸出端的頂產(chǎn)生強(qiáng)光學(xué)近場。
[0004]作為本發(fā)明的開發(fā)的部分，發(fā)現(xiàn)了 NFT的可靠性在磁盤上的實(shí)際記錄條件下比在真空或環(huán)境空氣條件中的類似光學(xué)功率下差得多。這可能是由于滑塊的保護(hù)外涂層的退化或氧化，其中滑塊的保護(hù)外涂層由無定形的類金剛石碳(DLC)形成。它也可能是由于NFT的“反加熱”，該NFT的“反加熱”起因于滑塊-磁盤摩擦加熱、來自磁盤的傳導(dǎo)和/或碳質(zhì)材料在NFT附近的累積。反加熱，即除了來自激光輻射的正常光學(xué)加熱以外NFT的加熱，可能導(dǎo)致NFT金屬的擴(kuò)散直到NFT尖端圓化且記錄性能降低。
[0005]需要的是不受滑塊的DLC外涂層的退化影響并且免受反加熱的HAMR磁頭。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的實(shí)施例涉及一種具有保護(hù)膜的HAMR磁頭，該保護(hù)膜局限于滑塊的面對(duì)磁盤的表面的窗口，而不圍繞NFT端和寫極端。保護(hù)膜防止了 NFT的反加熱。保護(hù)膜由對(duì)于在激光波長的輻射透明的材料形成，具有高折射率和低導(dǎo)熱率，在高溫以及在氧氣和水存在的情況下可以耐受降解或腐蝕。保護(hù)膜材料不是主要由類金剛石碳(DLC)組成，因?yàn)樵摬牧显诟邷睾脱鯕獯嬖诘那闆r下不是特別穩(wěn)定。用于保護(hù)膜的材料包括但不限于Ti02、Zr02、Hf02、Nb205、Ta2O5' Sc2O3、Y2O3、MgO、SiN、BN、SiBN、SiBNC，優(yōu)選的材料是 Ti02、Zr02、HfO2或SiBN之一。
[0007]通常是無定形類金剛石碳(DLC)的滑塊外涂層位于滑塊的面對(duì)磁盤的表面上的非窗口區(qū)中，并且可任選地也在窗口區(qū)上，外涂層的外表面形成滑塊的ABS。在一個(gè)實(shí)施例中，滑塊外涂層位于保護(hù)膜上。在另一實(shí)施例中，滑塊外涂層直接位于窗口區(qū)中的NFT和寫極端上，保護(hù)膜位于窗口區(qū)中的外涂層上。可以在窗口區(qū)中的面對(duì)磁盤的表面上形成可任選的凹槽，保護(hù)膜位于該凹槽中。
[0008]為了更充分地理解本發(fā)明的本質(zhì)和優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)結(jié)合附圖參考以下詳細(xì)描述。
【附圖說明】
[0009]圖1是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的熱輔助磁記錄(HAMR)磁盤驅(qū)動(dòng)器的俯視圖。
[0010]圖2描繪了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的用于HAMR磁盤驅(qū)動(dòng)器和一部分HAMR磁盤中的空氣軸承滑塊的截面圖，因?yàn)殡y以顯示極小的特征而沒有按照比例繪制。
[0011]圖3是具有近場換能器(NFT)和寫極(WP)端的部分滑塊以及具有DLC外涂層和滑潤劑層的一部分磁盤的截面圖，示出了含碳物質(zhì)的累積的機(jī)制。
[0012]圖4A是一部分滑塊的橫截面圖，圖4B是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的僅在滑塊的面對(duì)磁盤的表面的窗口區(qū)上具有保護(hù)膜的滑塊的ABS視圖。
[0013]圖4C是一部分滑塊的橫截面圖，圖4D是根據(jù)本發(fā)明的備換實(shí)施例的具有位于凹陷的窗口中的保護(hù)膜的滑塊的ABS視圖。
[0014]圖4E是一部分滑塊的橫截面圖，圖4F是根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的具有僅位于窗口區(qū)上的保護(hù)膜和僅位于滑塊的面對(duì)磁盤的表面的非窗口區(qū)上的外涂層的滑塊的ABS視圖。
[0015]圖5A是一部分滑塊的橫截面圖，圖5B是根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的僅在滑塊的面對(duì)磁盤的表面的窗口區(qū)上具有保護(hù)膜的滑塊的ABS視圖，其中NFT是具有三角形端的“微喙(nanobeak) ”型NFT，三角形的頂構(gòu)成面對(duì)寫極端的NFT尖端。
【具體實(shí)施方式】
[0016]圖1是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的熱輔助磁記錄(HAMR)磁盤驅(qū)動(dòng)器100的俯視圖。在圖1中，HAMR磁盤驅(qū)動(dòng)器100被示出為具有磁盤200，磁盤200具有磁記錄層31，該磁記錄層31被圖案化成在徑向間隔開的環(huán)形磁道118中布置的可磁化材料的離散數(shù)據(jù)島30。僅顯示了在磁盤200的內(nèi)徑與外徑附近的幾個(gè)代表性島30和代表性磁道118。但代替圖1中被顯示為具有離散的數(shù)據(jù)島30的比特圖案化介質(zhì)(BMP)，HAMR磁盤驅(qū)動(dòng)器可以代替地使用其中記錄層31是傳統(tǒng)的具有可磁化材料的連續(xù)磁記錄層的磁盤。
[0017]驅(qū)動(dòng)器100具有外殼或底座112，其支撐致動(dòng)器130和用于使磁記錄盤200旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)。致動(dòng)器130可以是音圈電機(jī)(VCM)旋轉(zhuǎn)致動(dòng)器，其具有剛性臂131并且如箭頭133所示地繞樞軸132旋轉(zhuǎn)。磁頭懸臂組件包括懸臂135和磁頭托架例如空氣軸承滑塊120，其中懸臂135的一端連接到致動(dòng)器臂131的端部，磁頭托架連接到懸臂135的另一端。懸臂135允許滑塊120保持為非常接近磁盤200的表面，并能使它隨著磁盤在箭頭20的方向上旋轉(zhuǎn)而在由磁盤200產(chǎn)生的空氣軸承上“上下振動(dòng)”和“搖擺”?；瑝K120支撐HAMR磁頭(未示出)，其包括磁阻讀磁頭、感應(yīng)寫磁頭、近場換能器(NFT)和光波導(dǎo)。例如具有780到980nm波長