デュアル・ワイヤ一体型ＷＡＭＲ／ＨＡＭＲ書込みヘッド
【課題】デュアル・ワイヤ一体型ＷＡＭＲ／ＨＡＭＲ書込みヘッドを提供すること。
【解決手段】導波路と、導波路からの電磁放射を空気軸受面の近傍点に結合させて記憶媒体の一部分を加熱する光トランスデューサと、空気軸受面に近接して配置された第１のワイヤとを有する装置であって、第１のワイヤ内の電流が記憶媒体の加熱された部分に磁界を発生させる、装置。
【解決手段】導波路と、導波路からの電磁放射を空気軸受面の近傍点に結合させて記憶媒体の一部分を加熱する光トランスデューサと、空気軸受面に近接して配置された第１のワイヤとを有する装置であって、第１のワイヤ内の電流が記憶媒体の加熱された部分に磁界を発生させる、装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
連邦政府による資金提供を受けた研究開発の記載
本発明は、米国標準技術局（ＮＩＳＴ）によって裁定された協定第７０ＮＡＮＢ１Ｈ３０５６号により米国政府の支援を受けて行われた。米国政府は、本発明において一定の権利を有する。
【０００２】
本発明は、データ記憶装置に関し、特に、ワイヤ増幅磁気記録（ＷＡＭＲ）と熱支援磁気記録（ＨＡＭＲ）との組合せを利用するデータ記憶装置に関する。
【背景技術】
【０００３】
熱支援光／磁気データ記憶装置では、情報ビットが高温において記憶媒体の層に記録され、記憶媒体内の加熱される面積によってデータ・ビット寸法が決まる。熱支援磁気記録（ＨＡＭＲ）は、一般に、熱源によって引き起こされる一時的磁気軟化の間に、加えられた書込み磁界によって記録媒体の磁化がより起こりやすくなるように、記録媒体を局所的に加熱して保磁力を低くする考え方を指す。室温では記録媒体の保磁力を記録時より格段に高くすることにより、記憶密度をより高くし、ビット・セルをより小さくしても、記録されたビットを安定させることが可能である。熱支援磁気記録は、長手磁気記録媒体、垂直磁気記録媒体、パターンドメディアなどを含む任意のタイプの磁気記憶媒体に適用可能である。
【０００４】
熱支援磁気記録は、磁気ディスク・ドライブの面記憶密度を０．１５５Ｔｂ／ｃｍ２（１Ｔｂ／ｉｎ２）以上に拡張するために提案されている。この技術を実現するものの１つが光トランスデューサ（ＯＴ）である。ＯＴは、記録される磁気マークの寸法にほぼ制限されたスポットの形で、即ち、電磁スペクトラムの可視領域の周囲の回折限界を十分下回る寸法で、光エネルギーを効率的に記録媒体に加えることが可能である。光エネルギーは、磁気記録媒体を加熱して、その保持力を下げる。そうしておいて、所望の方向に磁界を加えることにより、媒体内のビットの磁気スイッチングを行うことが可能である。この磁界を発生させるためには、金属構造物及び／又は磁気構造物を記録ヘッドに組み込み、それらを光トランスデューサに近接して配置することが必要である。従来の「磁極」ベースの磁気記録ヘッド構造物と光トランスデューサとを組み合わせると、構造が複雑になる。さらに、光トランスデューサに近接するすべての金属構造物が、光トランスデューサの光性能に悪影響を与える。したがって、光トランスデューサに近接する金属構造物の数及びサイズを最低限に抑えることが望ましい。
【０００５】
さらに、トランスデューサに光パワーを与えるために薄膜光導波路を用いると、この導波路の内側の金属構造物がさらに光の自由伝搬を妨げ、さらには光トランスデューサにおける光エネルギー密度を下げることになるであろう。
【０００６】
これまで提案されてきた書込み磁気ヘッドは、書込み磁界を、ヘッドの空気軸受面（ＡＢＳ）において書込み磁極に近接して配置されたワイヤによって発生させ、及び／又は増幅する。このワイヤは、ワイヤ内の電流密度を大きくすることによって大きな局所磁界を発生させることが可能である。この記録ヘッドは、ワイヤ増幅磁気記録（ＷＡＭＲ）ヘッドと呼ばれている。このワイヤからの磁束密度を十分高くすることにより、隣接する記憶ディスクの磁化に影響を及ぼすこと、又は、書込み磁界を増強するために、書込み磁極を磁化して、適切な磁界方向及び空間特性を有する追加磁束密度を発生させることが可能である。
【０００７】
ＷＡＭＲの磁界受け渡しの考え方を、ＨＡＭＲヘッドの光要件と組み合わせることが望ましい。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、導波路と、導波路からの電磁放射を空気軸受面の近傍点に結合させて記憶媒体の一部分を加熱する光トランスデューサと、空気軸受面に近接して配置された第１のワイヤとを有する装置であって、第１のワイヤ内の電流が記憶媒体の加熱された部分に磁界を発生させる装置を提供する。
【０００９】
本発明はさらに、データ記憶媒体と、データ記憶媒体にデータを書き込む記録ヘッドと、記録ヘッドをデータ記憶媒体の近傍に位置決めするアームとを有する装置を包含し、その記録ヘッドは、導波路と、該導波路からの電磁放射を空気軸受面の近傍点に結合させて記憶媒体の一部分を加熱する光トランスデューサと、空気軸受面に近接して配置された第１のワイヤとを含み、第１のワイヤ内の電流が記憶媒体の加熱された部分に磁界を発生させる。
【００１０】
別の態様では、本発明は、記録ヘッドの製造方法を提供し、該方法は、光導波路に近接する第１のワイヤ構造物を中間構造物の形で形成することと、第１のワイヤを電子ラップ仕上げガイドとして用いて、中間構造物をラップ仕上げして空気軸受面を形成することとを含む。
【実施例】
【００１１】
図面を参照すると、図１は、本発明に従って構築することが可能なディスク・ドライブ１０の機械的部分を表したものである。ディスク・ドライブ１０は、ディスク・ドライブの各種部品を収容するようにサイズ決め及び構築されたハウジング１２を含む（この図では、ハウジング１２の上側部分が取り外され、下側部分が見えている）。ディスク・ドライブ１０は、ハウジング１２内で少なくとも１つのデータ記憶媒体１６（この事例では磁気ディスク）を回転させるスピンドル・モータ１４を含む。少なくとも１つのアーム１８がハウジング１２内に収容されており、各アーム１８は、記録及び／又は読取りヘッド（スライダ）２２を有する第１の端部２０と、ベアリング２６によってシャフトに枢着された第２の端部２４とを有する。ヘッド２２がディスク１６の所望のセクタの上に位置決めされるようにアーム１８を枢支するために、アクチュエータ・モータ（ボイス・コイル・モータ２８であってよい）がアームの第２の端部２４に配置される。アクチュエータ・モータ２８は、図示されていない制御器によって制御される。
【００１２】
ＨＡＭＲディスク・ドライブにおいては、記録ヘッド（書込みヘッド）は、電磁放射（例えば、紫外光、赤外光、又は可視光）を記録媒体の表面に向けて媒体の一部分を加熱し、その部分の磁気保持力を下げる構造物を含む。本説明では、この電磁放射を光と呼ぶ。次に記録磁極（書込み磁極）が、媒体の加熱された部分に磁界をかけて、加熱された部分の磁化方向に影響を及ぼす。電磁放射を方向付ける構造物としては、例えば、光を小さなスポットに合焦させる固体浸レンズ、固体浸ミラー、導波路などや、光スポットのサイズをさらに下げる、関連する光トランスデューサがある。光は、レーザなどの光源によって発生可能であり、光ファイバ又は自由空間伝送によってスライダに伝送することが可能である。この光を、グレーティング・カプラなどの既知技術を用いて、電磁放射を方向付ける構造物に結合することが可能である。
【００１３】
図２は、記録ヘッド４０の等角図であり、記録ヘッドの空気軸受面（ＡＢＳ）を示している。記録ヘッドは、２つのクラッド層４６、４８の間にコア層４４を有する平面導波路によって形成される固体浸ミラー（ＳＩＭ）４２を含む。その導波路内に光トランスデューサ５０が配置される。光トランスデューサの先端部５２は、記録ヘッドの空気軸受面５４に近接して配置される。第１及び第２の導電性リード／ヒート・シンク５６及び５８が、ＳＩＭの両側に配置される。第１のワイヤ６０が、空気軸受面に近接する第１及び第２の導電性リードの間に延びる。第３及び第４の導電性リード／ヒート・シンク６２及び６４も、ＳＩＭの両側に配置される。第２のワイヤ６６が、空気軸受面に近接する第３及び第４の導電性リードの間に延びる。これらのワイヤは、光トランスデューサの両側に対向して配置される。ワイヤ間に磁極片６８が配置される。各ワイヤは、磁極片の近傍に切り詰め部分７０及び７２を含む。この例では、導電性リードは、絶縁層７４によって分離されている。しかしながら、他の実施例では、絶縁層７４を貫通する導体、或いは絶縁層７４の上方又は下方にある導体によって、リード５８及び６４、又はリード５４及び５６を電気的且つ物理的に互いに結合することが可能である。
【００１４】
２つの金属ワイヤは、ダウントラック方向に延び、導波路の両側に対向して配置されている太い金属リードによって供給される電流によって給電されることが可能である。それらの金属ワイヤを通る電流が互いに反対方向に流れると、ワイヤ間の磁界は、ＡＢＳに垂直な強い成分を有し、これによって垂直記録システムに最適な磁界となる。それらの金属ワイヤを通る電流が互いに同じ方向に流れると、ワイヤ間の磁界は、ＡＢＳに平行な強い面内成分を有し、これによって長手記録システムに最適な磁界となる。リードは、ヒート・シンクとしても動作する。この例では、光トランスデューサは、導波路のコア層の外側に、磁極構造物に近接して配置されている。磁極は、磁極の磁界と光トランスデューサの加熱スポットとの重なりを最大化するために、光トランスデューサに近接して配置される。しかしながら、光トランスデューサと金属磁極との間隔が小さすぎると、光トランスデューサの効率が低下する。光トランスデューサ及び磁極の効率が最大化されるように、光トランスデューサと磁極の両方がＡＢＳに近接する。光トランスデューサと磁極の、互いに対する正確な相対位置、並びに導波路のコア層に対する正確な相対位置は、それらの個々の形状及び使用材料によって決まる。形状及び材料によっては、両方をコア層の外側に配置することが有用なケースと、一方又は両方をコア層の内側に配置することが必要なケースとがあろう。
【００１５】
本発明では、書込みヘッドの空気軸受面（ＡＢＳ）において１つ以上の金属ワイヤを使用する。これらのワイヤを流れる電流によって磁界が発生する。ワイヤは、この磁界が光トランスデューサに対して所望の位置に存在するように配置される。磁極は、磁界が光トランスデューサの位置において強められるように、導波路内に配置される。磁極構造物は、光トランスデューサと接触させて配置することや、光トランスデューサ及び／又は装置内のコア層から任意の所望の間隔をおいて配置することが可能である。
【００１６】
原則的には、磁極はどのような形状でもよい。図２では、簡単のために、光トランスデューサと同じ形状を有するように描いている。さらに、磁極は、導波路スタック内の任意の場所に配置可能である。光トランスデューサの反対側に第２の磁極（図示せず）を対称に配置して、磁束密度を高めることが可能である。ワイヤの切り詰め部分では、電流が密集して、切り詰め領域内に比較的強い磁界が発生する。
【００１７】
ワイヤの非切り詰め部分のクロストラック方向の寸法がミクロン・オーダでありうるのに対し、切り詰め部分の寸法は、ＨＡＭＲ用途に十分な程度の高い磁界を発生させるためには、数十ナノ・オーダでなければならないであろう。
【００１８】
図３は、光トランスデューサ８０と、光トランスデューサ８０の両側に対向して配置される２つの近接ワイヤ８２及び８４の概略図である。この例では、光トランスデューサは、円形状ディスク８６と、書込みヘッドの空気軸受面９２に近接して配置される端部９０を有する矩形又は円柱形の付加部分８８とを含む。この例では、ワイヤの幅は、空気軸受面に平行な方向９４の寸法であり、太さは、空気軸受面に垂直な方向９６の寸法である。ワイヤ間隔は、矢印９８で示されるワイヤ間距離である。
【００１９】
この構造物の性能のシミュレーションを行った。光トランスデューサの効率に対するワイヤの影響を、ワイヤ間隔が３００ｎｍの場合のワイヤの太さの関数として図４に示す。図４からわかるように、太さ５０ｎｍ以下のワイヤは、光トランスデューサの効率を顕著に阻害しない。図５は、光トランスデューサの効率に対するワイヤ間隔の影響を示している。２５０ｎｍ以上のワイヤ間隔は、光トランスデューサの効率に顕著な影響を及ぼさない。
【００２０】
図６は、記録ヘッドに含まれうる、２つのワイヤ１１０及び１１２、並びに関連する導電体１１４、１１６、１１８、及び１２０の等角図である。面１２２は、記録ヘッドの空気軸受面の位置を表す。図６の構造物は、中間構造物であって、ワイヤは、空気軸受面の第１の側に第１の部分１２４及び１２６を含み、空気軸受面の第２の側に第２の部分１２８及び１３０を含む。部分１２８及び１３０は、ラップ仕上げ時には取り外されるであろう。図７は、ラップ仕上げ後のワイヤ１１０並びに関連する導電体１１４及び１１６の等角図である。
【００２１】
図６は、ラップ仕上げ前の、電子的ラップ仕上げガイド（ＥＬＧ）としても使用可能な状態のワイヤを示している。図６の構造物においては、２つのワイヤを、例えば、２μｍの間隔で分離することが可能であり、各ワイヤの長さ（導電体間の距離）を、例えば、２μｍにすることが可能である。これらの寸法の場合、図６に示したワイヤは、Ｒ＝Ｕ／Ｉ＝０．７７５Ωの抵抗を有し（銅塊の抵抗率をρ＝１．７８６×１０−８Ωｍとする）、２つのワイヤの間の中央における、ＡＢＳに垂直な磁界成分はＨｙ＝０．０２８Ｔ（電流が１００ｍＡの場合）である（ただし、電流が２つのワイヤを互いに反対の方向に流れる場合）。
【００２２】
ラップ仕上げ時には、ワイヤの前側部分が削られて除去され、一例では、ワイヤが最後の断面（１００×１００ｎｍ２）に達したときに抵抗がＲ＝４．１Ωまで増える。
【００２３】
ワイヤ間隔が２００ｎｍに縮まると、垂直磁界がＨｙ＝０．２２Ｔまで上昇する（電流が１００ｍＡの場合）。ＡＢＳからの距離が１０ｎｍのところでは、磁界が０．２Ｔに達する。
【００２４】
図８、図９及び図１０は、ダウントラック磁界特性及びクロストラック磁界特性、並びにＡＢＳからの距離に応じた磁界特性を示している。図８、図９及び図１０は、図６の形状の２つのワイヤについて、ワイヤ間隔が２００ｎｍの場合だけの、ＡＢＳから１０ｎｍの場所における計算された磁界特性を示している。
【００２５】
ワイヤの磁界を増幅するために、ヘッド構造物に磁極を組み込むことが可能である。ＦｅＣｏ磁極の磁気特性の電磁シミュレーションを実施した。ＦｅＣｏ磁極は、直径２００ｎｍの円柱状ディスク部分と、可変長（スロート高さｔｈ＝｛２０，７０，１２０｝ｎｍ）のスロート部分とを含んでいた。磁極の太さは、Ｌ＝５０〜１００ｎｍの間で変化させた。ＦｅＣｏに関して用いた材料パラメータは、ＭＳ＝２．４Ｔ、Ｋ１＝−４８００Ｊ／ｍ３、及びＡ＝１３×１０−１２Ｊ／ｍであった。
【００２６】
図１１は、磁極１４０の形状を示している。磁極１４０は、一部のＨＡＭＲヘッド設計の光トランスデューサ（ピン）１４２と同様の形状を有する。磁極１４０は、ディスク形状部分１４４とスロート部分１４６とを含む。光トランスデューサ１４２は、ディスク形状部分１４８とスロート部分１５０とを含む。
【００２７】
一例では、磁極１４０は、スロート高さｔｈ＝１２０ｎｍ及び太さＬ＝１００ｎｍであることが可能である。図１２は、図１１のピン形状の磁極の減磁曲線を、様々なスロート長さｔｈ及び太さＬについて示したものである。異なる４つの磁極形状についての減磁曲線を、エネルギー最小化法を用いる有限要素マイクロマグネティクス・コードにより計算した。最長スロート高さ（ｔｈ＝１２０ｎｍ）を有する磁極は、最小の（それでも正である）核形成磁界０．２７Ｔを有するが、これは、その形状異方性が磁極の飽和を維持するのに役立っているからである。結果として、最小磁界が飽和（−０．３Ｔ）に達することも必要である。スロートが最短の場合は、核形成及び飽和の磁界が０．４８Ｔの、ほぼリニアなヒステリシス曲線になる。
【００２８】
図１３は、スロート長ｔｈ＝２０ｎｍ及び太さＬ＝１００ｎｍのピン形状の磁極についてのヒステリシス曲線及び磁化分布スナップショットである。磁化は、ＡＢＳに対して垂直である。ヒステリシス曲線は、短いスロートを有する太い磁極の場合は、ほぼリニアである。軟磁性「ナノドット」中の残留磁気において見られる、磁束が閉じた状態（うず状態）は、軟磁性円柱形状ナノ構造に特有である。したがって、これらの磁極は、残留状態では、磁界をほとんど発生させない。
【００２９】
図１４は、様々な磁極形状に対する（外部磁界が均一な場合の）飽和状態の垂直磁界成分のダウントラック磁界特性を示している。図１４で示しているのは、スロート長ｔｈ及び太さＬが様々であるピン形状磁極についての、ＡＢＳから２０ｎｍの場所での計算されたダウントラック磁界特性である。スロート長が最短である太い磁極は、ＡＢＳから２０ｎｍの場所において約０．７Ｔの最大磁界を発生させる。しかしながら、この磁界は、磁極からのダウントラック距離が増えるにつれ、急速に減衰する。したがって、上述のように設計された磁極は、光スポットと「磁気スポット」との重なりを最大限にするためには、ピンに非常に近接して配置されなければならない。
【００３０】
金属磁極は、光トランスデューサの光特性への干渉を防ぐために、光ピンから一定距離だけ隔てられる必要がある。或いは、光伝送係数が金属よりかなり高いフェライト又はガーネットを磁極に用いることも可能である。
【００３１】
代替構造物は、光ピンと、ピンから一定の距離（＞５０ｎｍ）での飽和磁化が高い金属磁極と、光ピンと金属磁極とにはさまれた、光学的な浸食性が低めであって、低モーメント磁性材料でできた磁極（例えば、フェライト又はガーネット）とを含む。図１５は、メイン磁極とピンとにはさまれた低モーメント磁性材料がある場合とない場合の均質なヘッド構造物の計算された磁界特性を示している。図１５で示しているのは、磁極とピンとの間に非磁性ギャップがある、太さ１５０ｎｍの「均質な」磁極のダウントラック磁界特性と、ギャップ内に低モーメント（１Ｔ）磁性材料を有する「複合」ヘッドのダウントラック磁界特性である。
【００３２】
図１６は、光トランスデューサの光性能に対する記録磁極の影響を、光トランスデューサと磁極との間隔の関数として示したものである。間隔がゼロの場合、記録磁極は、光トランスデューサと直に積層されている。このシミュレーションでは、記録磁極の光特性として鉄塊の光特性を選択したが、波長８３０ｎｍにおいては、鉄、コバルト、及びニッケルの間に差はほとんどない。記録層内のピーク磁界強度によって測定される結合効率は、間隔が４０ｎｍを下回ると急に低下する。グラフは、いくつかの太さの記録磁極について示している。磁極が太くなるにつれて結合効率は低下するが、その影響はさほど大きくない。したがって、間隔を５０ｎｍ以上にすれば、所望の太さで記録磁極を作成することが可能である。光トランスデューサに対して反対側に第２の磁極を配置することが可能である。そのような配置は、媒体内の記録位置で正味磁界を傾斜させるリング・ヘッド形状の場合に有用であろう。しかしながら、第２の磁極が光効率を大幅に低下させるようであれば、コア層内部に第２の磁極を配置してはならない。したがって、光トランスデューサから第２の磁極までの距離は、光トランスデューサから第１の磁極までの距離より長くなるであろうし、第２の磁極によって発生する垂直磁界はほんのわずかにすぎないであろう。
【００３３】
図１７は、本発明に従って構築された別の書込みヘッド１７０の空気軸受面の一部分の平面図である。コア層１７８を有する導波路１７６の両側にワイヤ１７２及び１７４が対向して配置され、コア層１７８の両側にクラッド層１８０及び１８２が対向して配置される。導波路内に、コア層に近接して光トランスデューサ１８４が配置される。導波路内には磁極１８６も配置される。導波路は、内部クラッド層、コア層、及び外部クラッド層を含む。光トランスデューサ及び磁極は、共に小さく、ＡＢＳに近接して導波路に埋め込まれるので、スタックを乱さない。
【００３４】
ワイヤの切り詰め部分１８８及び１９０は、ワイヤ内の電流によって発生する磁界を磁極の近傍に集中させる。この例では、磁極に最大磁界が存在するようにワイヤが切り詰められている。他の形状も考えられる。例えば、コア層の内側に磁極を配置することなども可能であろう。ワイヤの切り詰め、アンペア・ワイヤの形状、及びその、磁極及び光トランスデューサに対する位置も、適宜調整可能である。このような「ＡＢＳ構造」の利点は、磁極及び光トランスデューサに対してナノワイヤを１つのスライダ・バーに沿ってシフトすることによって、様々な装置を容易に作成することが可能なことである。さらに、ワイヤは、ＡＢＳパターンの前で形成され、保護層で覆われるであろう。
【００３５】
図１８は、代替ピン／磁極構成の等角図である。この構成では、光トランスデューサ２０２と高モーメント磁極２０４との間に低モーメント磁極２００が配置される。
【００３６】
高モーメント磁極は、例えば、ＦｅＣｏ、ＦｅＣｏＮｉ、又はＦｅＣｏＣｕで作成可能である。低モーメント磁極は、例えば、フェライト又はガーネットで作成可能である。光トランスデューサの性能に対する磁極の影響を小さくするためには、磁極材料を光学的に透過性にしなければならない。ワイヤ及び導電性ヒート・シンクは、例えば、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｌ、Ａｕ、又はＡｕＴａの多層で作成可能である。光トランスデューサは、例えば、Ａｕ、Ａｌ、Ａｇ、又はＣｕで作成可能である。導波路は、例えば、Ａｌ２Ｏ３、ＴｉＯ２、Ｔａ２Ｏ５、ＳｉＯ２、又はＺｒＯ２で作成可能である。
【００３７】
以上、列挙した材料はすべて、このヘッドの設計に好適である。最適な選択は、最終設計の各種パラメータによって決まる。例えば、光トランスデューサに最適な材料は、光の波長によって決まる。
【００３８】
これらの記録ヘッドは、所望の太さのワイヤを製造する自己整合プロセスにより製造可能である。また、電気的ラップ仕上げガイド（ＥＬＧ）をやめて、ワイヤを同じ目的に用いることにより、装置全体の製造の複雑さをさらに緩和することが可能である。ワイヤの切り詰めは、いくつかの方法で形成可能である。加工上の観点では、ピンと同じ形状を含む磁極を作成するのが簡単であろう。
【００３９】
本発明の記録ヘッドは、固体浸ミラーの形を定めることにも用いられるリソグラフィ・ステップでワイヤの形を定めることにより、製造可能である。ＳＩＭ装置の製造においては、深さ約２ミクロンのエッチングを導波路スタック基板に同時に行うことが必要である。印刷されるパターンは、周辺の導波路材料が深くエッチングされながら、何らかの好適なマスキング材料でＳＩＭ面を保護する溝構造物である。このプロセスの間に垂直方向の側壁を得るのが有益である。この側壁を金属化し、ギャップに好適な材料を補充し、ウェハを端まで加工する。このウェハを切断して棒にし、これらの棒を所望のＳＩＭ開口に合うようにラップ仕上げすることによってＡＢＳを生成する。この装置の側壁が金属化され、フォトマスクの形状が調整されていれば、金属の一部がＡＢＳ面で保持されるように装置をラップ仕上げすることが可能である。
【００４０】
図１９、図２０及び図２１は、ＡＢＳにおいて金属構造物を得るために本発明の製造方法で用いる中間構造物を示している。側壁２１０は、エッチングされてから金属化２１２される。矢印２１４で示されるラップ仕上げプロセスは、側壁の内側の金属化を止めるために、線２１６の高さまで材料を除去する。
【００４１】
図２１は、ダウントラック方向に２つのワイヤ２２２及び２２４を作成するために使用可能なマスク・パターン２２０のＡＢＳ領域の概略図である。ワイヤの製造に必要な形体だけを、最終ＡＢＳ線２２６に沿って示している。エッチング後、側壁を金属化してから、素子を最終的にターゲット線までラップ仕上げし、その後に２つのワイヤを所定の太さで残す。これらのワイヤを電子的ラップ仕上げガイドとして用いてラップ仕上げプロセスを制御することが可能である。
【００４２】
クロストラック方向のワイヤ寸法は、任意に選択可能である。即ち、それらは、従来のフォトリソグラフィ技術を用いてパターンを印刷することが可能であるように、１ミクロンのオーダで選択することが可能である。リードの製造中には、これらのワイヤを電気的ラップ仕上げガイドとして用いることが可能である。これにより、非常に厳密な太さのワイヤが製造され、ＡＢＳの非常に高精度な位置決めが行われるであろう。さらに、ヘッド全体の作成の全体的な複雑さが軽減されるであろう。
【００４３】
導波路スタックは、ワイヤのヒート・シンクとして動作させることと、ワイヤをスライダ上のボンディング・パッドに接続することのために、太い金属リードの上に配置する。ＳＩＭをエッチングし、構造を平坦化した後、その太いリードを、電気的接続のために装置の一番上に配置する。これらのリードがＡＢＳ面にかからないように、これらのリードをＡＢＳに対してへこませることが可能である。図示した例では、これらのリードは隔てられている。しかしながら、構造の複雑さをさらに軽減するために、これらのリード同士を短絡させることも可能である。
【００４４】
所望のワイヤをナノメートル尺度の寸法で得るためには、ウェハをスライスし、それらをその最終位置までラップ仕上げする必要がある。スライダが通常であればＡＢＳパターン化される段階で、電子ビーム・リソグラフィの後にエッチング・プロセスを行って、必要な切り詰めを作成することが可能である。また、集束イオン・ビーム（ＦＩＢ）・ツールを用い、所望の場所でワイヤの断片を切り抜くことによってワイヤを巧みに処理することも可能である。別のアプローチとして、前述の手法ではなく、リソグラフィ、エッチング及びリフトオフの手法を用いてワイヤ全体を製造することも可能である。
【００４５】
電子ビーム・リソグラフィ及びエッチングにより、ＡＢＳ生成点においてワイヤをパターン化することが可能である。代替として、電子ビーム・リソグラフィ及びリフトオフを行うことも可能である。リードの一番上と一番下に接続することによってワイヤ全体を作成することが可能である。ＦＩＢ構造化を行うことも可能である。
【００４６】
いくつかの実施例に関して本発明を説明してきたが、当業者であれば、説明した実施例に対し、添付の特許請求項で示される本発明の範囲を逸脱することなく様々な変更を加えることが可能であることは自明であろう。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明に従って構築可能なディスク・ドライブの機械的部分を表した図である。
【図２】固体浸ミラー（ＳＩＭ）・ベースのＨＡＭＲ記録ヘッドの空気軸受面（ＡＢＳ）を示す図である。
【図３】光トランスデューサと２つの隣接ワイヤの概略図である。
【図４】光トランスデューサの効率をワイヤの太さの関数として示したグラフである。
【図５】光トランスデューサの効率をワイヤ間隔の関数として示したグラフである。
【図６】２つのワイヤ及び対応する導体の等角図である。
【図７】１つのワイヤ及び対応する導体の等角図である。
【図８】図７の構造物の磁界特性のグラフである。
【図９】図７の構造物の磁界特性のグラフである。
【図１０】図７の構造物の磁界特性のグラフである。
【図１１】光トランスデューサ及び磁極の等角図である。
【図１２】ピン形状の磁極の減磁曲線を示す図である。
【図１３】ピン形状の磁極のヒステリシス曲線を示す図である。
【図１４】ダウントラック方向に対する磁界特性のグラフである。
【図１５】ダウントラック方向に対する磁界特性のグラフである。
【図１６】光トランスデューサと磁極との間隔に対する磁界強度のグラフである。
【図１７】本発明に従って構築された書込みヘッドの空気軸受面を示す図である。
【図１８】代替ピン／磁極構成の等角図である。
【図１９】ＳＩＭ構造物を導波路スタックにエッチングするために用いられる可能なマスク設計の１つの一部分の上面図である。最終ＡＢＳ領域の近傍のみを図示している。
【図２０】ＳＩＭ構造物を導波路スタックにエッチングするために用いられる可能なマスク設計の１つの一部分の上面図である。最終ＡＢＳ領域の近傍のみを図示している。
【図２１】図１９及び２０と同様の概略図である。図２１に示した代替マスク設計を用いると、２つのワイヤをダウントラック方向で製造することが可能である。
【技術分野】
【０００１】
連邦政府による資金提供を受けた研究開発の記載
本発明は、米国標準技術局（ＮＩＳＴ）によって裁定された協定第７０ＮＡＮＢ１Ｈ３０５６号により米国政府の支援を受けて行われた。米国政府は、本発明において一定の権利を有する。
【０００２】
本発明は、データ記憶装置に関し、特に、ワイヤ増幅磁気記録（ＷＡＭＲ）と熱支援磁気記録（ＨＡＭＲ）との組合せを利用するデータ記憶装置に関する。
【背景技術】
【０００３】
熱支援光／磁気データ記憶装置では、情報ビットが高温において記憶媒体の層に記録され、記憶媒体内の加熱される面積によってデータ・ビット寸法が決まる。熱支援磁気記録（ＨＡＭＲ）は、一般に、熱源によって引き起こされる一時的磁気軟化の間に、加えられた書込み磁界によって記録媒体の磁化がより起こりやすくなるように、記録媒体を局所的に加熱して保磁力を低くする考え方を指す。室温では記録媒体の保磁力を記録時より格段に高くすることにより、記憶密度をより高くし、ビット・セルをより小さくしても、記録されたビットを安定させることが可能である。熱支援磁気記録は、長手磁気記録媒体、垂直磁気記録媒体、パターンドメディアなどを含む任意のタイプの磁気記憶媒体に適用可能である。
【０００４】
熱支援磁気記録は、磁気ディスク・ドライブの面記憶密度を０．１５５Ｔｂ／ｃｍ２（１Ｔｂ／ｉｎ２）以上に拡張するために提案されている。この技術を実現するものの１つが光トランスデューサ（ＯＴ）である。ＯＴは、記録される磁気マークの寸法にほぼ制限されたスポットの形で、即ち、電磁スペクトラムの可視領域の周囲の回折限界を十分下回る寸法で、光エネルギーを効率的に記録媒体に加えることが可能である。光エネルギーは、磁気記録媒体を加熱して、その保持力を下げる。そうしておいて、所望の方向に磁界を加えることにより、媒体内のビットの磁気スイッチングを行うことが可能である。この磁界を発生させるためには、金属構造物及び／又は磁気構造物を記録ヘッドに組み込み、それらを光トランスデューサに近接して配置することが必要である。従来の「磁極」ベースの磁気記録ヘッド構造物と光トランスデューサとを組み合わせると、構造が複雑になる。さらに、光トランスデューサに近接するすべての金属構造物が、光トランスデューサの光性能に悪影響を与える。したがって、光トランスデューサに近接する金属構造物の数及びサイズを最低限に抑えることが望ましい。
【０００５】
さらに、トランスデューサに光パワーを与えるために薄膜光導波路を用いると、この導波路の内側の金属構造物がさらに光の自由伝搬を妨げ、さらには光トランスデューサにおける光エネルギー密度を下げることになるであろう。
【０００６】
これまで提案されてきた書込み磁気ヘッドは、書込み磁界を、ヘッドの空気軸受面（ＡＢＳ）において書込み磁極に近接して配置されたワイヤによって発生させ、及び／又は増幅する。このワイヤは、ワイヤ内の電流密度を大きくすることによって大きな局所磁界を発生させることが可能である。この記録ヘッドは、ワイヤ増幅磁気記録（ＷＡＭＲ）ヘッドと呼ばれている。このワイヤからの磁束密度を十分高くすることにより、隣接する記憶ディスクの磁化に影響を及ぼすこと、又は、書込み磁界を増強するために、書込み磁極を磁化して、適切な磁界方向及び空間特性を有する追加磁束密度を発生させることが可能である。
【０００７】
ＷＡＭＲの磁界受け渡しの考え方を、ＨＡＭＲヘッドの光要件と組み合わせることが望ましい。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、導波路と、導波路からの電磁放射を空気軸受面の近傍点に結合させて記憶媒体の一部分を加熱する光トランスデューサと、空気軸受面に近接して配置された第１のワイヤとを有する装置であって、第１のワイヤ内の電流が記憶媒体の加熱された部分に磁界を発生させる装置を提供する。
【０００９】
本発明はさらに、データ記憶媒体と、データ記憶媒体にデータを書き込む記録ヘッドと、記録ヘッドをデータ記憶媒体の近傍に位置決めするアームとを有する装置を包含し、その記録ヘッドは、導波路と、該導波路からの電磁放射を空気軸受面の近傍点に結合させて記憶媒体の一部分を加熱する光トランスデューサと、空気軸受面に近接して配置された第１のワイヤとを含み、第１のワイヤ内の電流が記憶媒体の加熱された部分に磁界を発生させる。
【００１０】
別の態様では、本発明は、記録ヘッドの製造方法を提供し、該方法は、光導波路に近接する第１のワイヤ構造物を中間構造物の形で形成することと、第１のワイヤを電子ラップ仕上げガイドとして用いて、中間構造物をラップ仕上げして空気軸受面を形成することとを含む。
【実施例】
【００１１】
図面を参照すると、図１は、本発明に従って構築することが可能なディスク・ドライブ１０の機械的部分を表したものである。ディスク・ドライブ１０は、ディスク・ドライブの各種部品を収容するようにサイズ決め及び構築されたハウジング１２を含む（この図では、ハウジング１２の上側部分が取り外され、下側部分が見えている）。ディスク・ドライブ１０は、ハウジング１２内で少なくとも１つのデータ記憶媒体１６（この事例では磁気ディスク）を回転させるスピンドル・モータ１４を含む。少なくとも１つのアーム１８がハウジング１２内に収容されており、各アーム１８は、記録及び／又は読取りヘッド（スライダ）２２を有する第１の端部２０と、ベアリング２６によってシャフトに枢着された第２の端部２４とを有する。ヘッド２２がディスク１６の所望のセクタの上に位置決めされるようにアーム１８を枢支するために、アクチュエータ・モータ（ボイス・コイル・モータ２８であってよい）がアームの第２の端部２４に配置される。アクチュエータ・モータ２８は、図示されていない制御器によって制御される。
【００１２】
ＨＡＭＲディスク・ドライブにおいては、記録ヘッド（書込みヘッド）は、電磁放射（例えば、紫外光、赤外光、又は可視光）を記録媒体の表面に向けて媒体の一部分を加熱し、その部分の磁気保持力を下げる構造物を含む。本説明では、この電磁放射を光と呼ぶ。次に記録磁極（書込み磁極）が、媒体の加熱された部分に磁界をかけて、加熱された部分の磁化方向に影響を及ぼす。電磁放射を方向付ける構造物としては、例えば、光を小さなスポットに合焦させる固体浸レンズ、固体浸ミラー、導波路などや、光スポットのサイズをさらに下げる、関連する光トランスデューサがある。光は、レーザなどの光源によって発生可能であり、光ファイバ又は自由空間伝送によってスライダに伝送することが可能である。この光を、グレーティング・カプラなどの既知技術を用いて、電磁放射を方向付ける構造物に結合することが可能である。
【００１３】
図２は、記録ヘッド４０の等角図であり、記録ヘッドの空気軸受面（ＡＢＳ）を示している。記録ヘッドは、２つのクラッド層４６、４８の間にコア層４４を有する平面導波路によって形成される固体浸ミラー（ＳＩＭ）４２を含む。その導波路内に光トランスデューサ５０が配置される。光トランスデューサの先端部５２は、記録ヘッドの空気軸受面５４に近接して配置される。第１及び第２の導電性リード／ヒート・シンク５６及び５８が、ＳＩＭの両側に配置される。第１のワイヤ６０が、空気軸受面に近接する第１及び第２の導電性リードの間に延びる。第３及び第４の導電性リード／ヒート・シンク６２及び６４も、ＳＩＭの両側に配置される。第２のワイヤ６６が、空気軸受面に近接する第３及び第４の導電性リードの間に延びる。これらのワイヤは、光トランスデューサの両側に対向して配置される。ワイヤ間に磁極片６８が配置される。各ワイヤは、磁極片の近傍に切り詰め部分７０及び７２を含む。この例では、導電性リードは、絶縁層７４によって分離されている。しかしながら、他の実施例では、絶縁層７４を貫通する導体、或いは絶縁層７４の上方又は下方にある導体によって、リード５８及び６４、又はリード５４及び５６を電気的且つ物理的に互いに結合することが可能である。
【００１４】
２つの金属ワイヤは、ダウントラック方向に延び、導波路の両側に対向して配置されている太い金属リードによって供給される電流によって給電されることが可能である。それらの金属ワイヤを通る電流が互いに反対方向に流れると、ワイヤ間の磁界は、ＡＢＳに垂直な強い成分を有し、これによって垂直記録システムに最適な磁界となる。それらの金属ワイヤを通る電流が互いに同じ方向に流れると、ワイヤ間の磁界は、ＡＢＳに平行な強い面内成分を有し、これによって長手記録システムに最適な磁界となる。リードは、ヒート・シンクとしても動作する。この例では、光トランスデューサは、導波路のコア層の外側に、磁極構造物に近接して配置されている。磁極は、磁極の磁界と光トランスデューサの加熱スポットとの重なりを最大化するために、光トランスデューサに近接して配置される。しかしながら、光トランスデューサと金属磁極との間隔が小さすぎると、光トランスデューサの効率が低下する。光トランスデューサ及び磁極の効率が最大化されるように、光トランスデューサと磁極の両方がＡＢＳに近接する。光トランスデューサと磁極の、互いに対する正確な相対位置、並びに導波路のコア層に対する正確な相対位置は、それらの個々の形状及び使用材料によって決まる。形状及び材料によっては、両方をコア層の外側に配置することが有用なケースと、一方又は両方をコア層の内側に配置することが必要なケースとがあろう。
【００１５】
本発明では、書込みヘッドの空気軸受面（ＡＢＳ）において１つ以上の金属ワイヤを使用する。これらのワイヤを流れる電流によって磁界が発生する。ワイヤは、この磁界が光トランスデューサに対して所望の位置に存在するように配置される。磁極は、磁界が光トランスデューサの位置において強められるように、導波路内に配置される。磁極構造物は、光トランスデューサと接触させて配置することや、光トランスデューサ及び／又は装置内のコア層から任意の所望の間隔をおいて配置することが可能である。
【００１６】
原則的には、磁極はどのような形状でもよい。図２では、簡単のために、光トランスデューサと同じ形状を有するように描いている。さらに、磁極は、導波路スタック内の任意の場所に配置可能である。光トランスデューサの反対側に第２の磁極（図示せず）を対称に配置して、磁束密度を高めることが可能である。ワイヤの切り詰め部分では、電流が密集して、切り詰め領域内に比較的強い磁界が発生する。
【００１７】
ワイヤの非切り詰め部分のクロストラック方向の寸法がミクロン・オーダでありうるのに対し、切り詰め部分の寸法は、ＨＡＭＲ用途に十分な程度の高い磁界を発生させるためには、数十ナノ・オーダでなければならないであろう。
【００１８】
図３は、光トランスデューサ８０と、光トランスデューサ８０の両側に対向して配置される２つの近接ワイヤ８２及び８４の概略図である。この例では、光トランスデューサは、円形状ディスク８６と、書込みヘッドの空気軸受面９２に近接して配置される端部９０を有する矩形又は円柱形の付加部分８８とを含む。この例では、ワイヤの幅は、空気軸受面に平行な方向９４の寸法であり、太さは、空気軸受面に垂直な方向９６の寸法である。ワイヤ間隔は、矢印９８で示されるワイヤ間距離である。
【００１９】
この構造物の性能のシミュレーションを行った。光トランスデューサの効率に対するワイヤの影響を、ワイヤ間隔が３００ｎｍの場合のワイヤの太さの関数として図４に示す。図４からわかるように、太さ５０ｎｍ以下のワイヤは、光トランスデューサの効率を顕著に阻害しない。図５は、光トランスデューサの効率に対するワイヤ間隔の影響を示している。２５０ｎｍ以上のワイヤ間隔は、光トランスデューサの効率に顕著な影響を及ぼさない。
【００２０】
図６は、記録ヘッドに含まれうる、２つのワイヤ１１０及び１１２、並びに関連する導電体１１４、１１６、１１８、及び１２０の等角図である。面１２２は、記録ヘッドの空気軸受面の位置を表す。図６の構造物は、中間構造物であって、ワイヤは、空気軸受面の第１の側に第１の部分１２４及び１２６を含み、空気軸受面の第２の側に第２の部分１２８及び１３０を含む。部分１２８及び１３０は、ラップ仕上げ時には取り外されるであろう。図７は、ラップ仕上げ後のワイヤ１１０並びに関連する導電体１１４及び１１６の等角図である。
【００２１】
図６は、ラップ仕上げ前の、電子的ラップ仕上げガイド（ＥＬＧ）としても使用可能な状態のワイヤを示している。図６の構造物においては、２つのワイヤを、例えば、２μｍの間隔で分離することが可能であり、各ワイヤの長さ（導電体間の距離）を、例えば、２μｍにすることが可能である。これらの寸法の場合、図６に示したワイヤは、Ｒ＝Ｕ／Ｉ＝０．７７５Ωの抵抗を有し（銅塊の抵抗率をρ＝１．７８６×１０−８Ωｍとする）、２つのワイヤの間の中央における、ＡＢＳに垂直な磁界成分はＨｙ＝０．０２８Ｔ（電流が１００ｍＡの場合）である（ただし、電流が２つのワイヤを互いに反対の方向に流れる場合）。
【００２２】
ラップ仕上げ時には、ワイヤの前側部分が削られて除去され、一例では、ワイヤが最後の断面（１００×１００ｎｍ２）に達したときに抵抗がＲ＝４．１Ωまで増える。
【００２３】
ワイヤ間隔が２００ｎｍに縮まると、垂直磁界がＨｙ＝０．２２Ｔまで上昇する（電流が１００ｍＡの場合）。ＡＢＳからの距離が１０ｎｍのところでは、磁界が０．２Ｔに達する。
【００２４】
図８、図９及び図１０は、ダウントラック磁界特性及びクロストラック磁界特性、並びにＡＢＳからの距離に応じた磁界特性を示している。図８、図９及び図１０は、図６の形状の２つのワイヤについて、ワイヤ間隔が２００ｎｍの場合だけの、ＡＢＳから１０ｎｍの場所における計算された磁界特性を示している。
【００２５】
ワイヤの磁界を増幅するために、ヘッド構造物に磁極を組み込むことが可能である。ＦｅＣｏ磁極の磁気特性の電磁シミュレーションを実施した。ＦｅＣｏ磁極は、直径２００ｎｍの円柱状ディスク部分と、可変長（スロート高さｔｈ＝｛２０，７０，１２０｝ｎｍ）のスロート部分とを含んでいた。磁極の太さは、Ｌ＝５０〜１００ｎｍの間で変化させた。ＦｅＣｏに関して用いた材料パラメータは、ＭＳ＝２．４Ｔ、Ｋ１＝−４８００Ｊ／ｍ３、及びＡ＝１３×１０−１２Ｊ／ｍであった。
【００２６】
図１１は、磁極１４０の形状を示している。磁極１４０は、一部のＨＡＭＲヘッド設計の光トランスデューサ（ピン）１４２と同様の形状を有する。磁極１４０は、ディスク形状部分１４４とスロート部分１４６とを含む。光トランスデューサ１４２は、ディスク形状部分１４８とスロート部分１５０とを含む。
【００２７】
一例では、磁極１４０は、スロート高さｔｈ＝１２０ｎｍ及び太さＬ＝１００ｎｍであることが可能である。図１２は、図１１のピン形状の磁極の減磁曲線を、様々なスロート長さｔｈ及び太さＬについて示したものである。異なる４つの磁極形状についての減磁曲線を、エネルギー最小化法を用いる有限要素マイクロマグネティクス・コードにより計算した。最長スロート高さ（ｔｈ＝１２０ｎｍ）を有する磁極は、最小の（それでも正である）核形成磁界０．２７Ｔを有するが、これは、その形状異方性が磁極の飽和を維持するのに役立っているからである。結果として、最小磁界が飽和（−０．３Ｔ）に達することも必要である。スロートが最短の場合は、核形成及び飽和の磁界が０．４８Ｔの、ほぼリニアなヒステリシス曲線になる。
【００２８】
図１３は、スロート長ｔｈ＝２０ｎｍ及び太さＬ＝１００ｎｍのピン形状の磁極についてのヒステリシス曲線及び磁化分布スナップショットである。磁化は、ＡＢＳに対して垂直である。ヒステリシス曲線は、短いスロートを有する太い磁極の場合は、ほぼリニアである。軟磁性「ナノドット」中の残留磁気において見られる、磁束が閉じた状態（うず状態）は、軟磁性円柱形状ナノ構造に特有である。したがって、これらの磁極は、残留状態では、磁界をほとんど発生させない。
【００２９】
図１４は、様々な磁極形状に対する（外部磁界が均一な場合の）飽和状態の垂直磁界成分のダウントラック磁界特性を示している。図１４で示しているのは、スロート長ｔｈ及び太さＬが様々であるピン形状磁極についての、ＡＢＳから２０ｎｍの場所での計算されたダウントラック磁界特性である。スロート長が最短である太い磁極は、ＡＢＳから２０ｎｍの場所において約０．７Ｔの最大磁界を発生させる。しかしながら、この磁界は、磁極からのダウントラック距離が増えるにつれ、急速に減衰する。したがって、上述のように設計された磁極は、光スポットと「磁気スポット」との重なりを最大限にするためには、ピンに非常に近接して配置されなければならない。
【００３０】
金属磁極は、光トランスデューサの光特性への干渉を防ぐために、光ピンから一定距離だけ隔てられる必要がある。或いは、光伝送係数が金属よりかなり高いフェライト又はガーネットを磁極に用いることも可能である。
【００３１】
代替構造物は、光ピンと、ピンから一定の距離（＞５０ｎｍ）での飽和磁化が高い金属磁極と、光ピンと金属磁極とにはさまれた、光学的な浸食性が低めであって、低モーメント磁性材料でできた磁極（例えば、フェライト又はガーネット）とを含む。図１５は、メイン磁極とピンとにはさまれた低モーメント磁性材料がある場合とない場合の均質なヘッド構造物の計算された磁界特性を示している。図１５で示しているのは、磁極とピンとの間に非磁性ギャップがある、太さ１５０ｎｍの「均質な」磁極のダウントラック磁界特性と、ギャップ内に低モーメント（１Ｔ）磁性材料を有する「複合」ヘッドのダウントラック磁界特性である。
【００３２】
図１６は、光トランスデューサの光性能に対する記録磁極の影響を、光トランスデューサと磁極との間隔の関数として示したものである。間隔がゼロの場合、記録磁極は、光トランスデューサと直に積層されている。このシミュレーションでは、記録磁極の光特性として鉄塊の光特性を選択したが、波長８３０ｎｍにおいては、鉄、コバルト、及びニッケルの間に差はほとんどない。記録層内のピーク磁界強度によって測定される結合効率は、間隔が４０ｎｍを下回ると急に低下する。グラフは、いくつかの太さの記録磁極について示している。磁極が太くなるにつれて結合効率は低下するが、その影響はさほど大きくない。したがって、間隔を５０ｎｍ以上にすれば、所望の太さで記録磁極を作成することが可能である。光トランスデューサに対して反対側に第２の磁極を配置することが可能である。そのような配置は、媒体内の記録位置で正味磁界を傾斜させるリング・ヘッド形状の場合に有用であろう。しかしながら、第２の磁極が光効率を大幅に低下させるようであれば、コア層内部に第２の磁極を配置してはならない。したがって、光トランスデューサから第２の磁極までの距離は、光トランスデューサから第１の磁極までの距離より長くなるであろうし、第２の磁極によって発生する垂直磁界はほんのわずかにすぎないであろう。
【００３３】
図１７は、本発明に従って構築された別の書込みヘッド１７０の空気軸受面の一部分の平面図である。コア層１７８を有する導波路１７６の両側にワイヤ１７２及び１７４が対向して配置され、コア層１７８の両側にクラッド層１８０及び１８２が対向して配置される。導波路内に、コア層に近接して光トランスデューサ１８４が配置される。導波路内には磁極１８６も配置される。導波路は、内部クラッド層、コア層、及び外部クラッド層を含む。光トランスデューサ及び磁極は、共に小さく、ＡＢＳに近接して導波路に埋め込まれるので、スタックを乱さない。
【００３４】
ワイヤの切り詰め部分１８８及び１９０は、ワイヤ内の電流によって発生する磁界を磁極の近傍に集中させる。この例では、磁極に最大磁界が存在するようにワイヤが切り詰められている。他の形状も考えられる。例えば、コア層の内側に磁極を配置することなども可能であろう。ワイヤの切り詰め、アンペア・ワイヤの形状、及びその、磁極及び光トランスデューサに対する位置も、適宜調整可能である。このような「ＡＢＳ構造」の利点は、磁極及び光トランスデューサに対してナノワイヤを１つのスライダ・バーに沿ってシフトすることによって、様々な装置を容易に作成することが可能なことである。さらに、ワイヤは、ＡＢＳパターンの前で形成され、保護層で覆われるであろう。
【００３５】
図１８は、代替ピン／磁極構成の等角図である。この構成では、光トランスデューサ２０２と高モーメント磁極２０４との間に低モーメント磁極２００が配置される。
【００３６】
高モーメント磁極は、例えば、ＦｅＣｏ、ＦｅＣｏＮｉ、又はＦｅＣｏＣｕで作成可能である。低モーメント磁極は、例えば、フェライト又はガーネットで作成可能である。光トランスデューサの性能に対する磁極の影響を小さくするためには、磁極材料を光学的に透過性にしなければならない。ワイヤ及び導電性ヒート・シンクは、例えば、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｌ、Ａｕ、又はＡｕＴａの多層で作成可能である。光トランスデューサは、例えば、Ａｕ、Ａｌ、Ａｇ、又はＣｕで作成可能である。導波路は、例えば、Ａｌ２Ｏ３、ＴｉＯ２、Ｔａ２Ｏ５、ＳｉＯ２、又はＺｒＯ２で作成可能である。
【００３７】
以上、列挙した材料はすべて、このヘッドの設計に好適である。最適な選択は、最終設計の各種パラメータによって決まる。例えば、光トランスデューサに最適な材料は、光の波長によって決まる。
【００３８】
これらの記録ヘッドは、所望の太さのワイヤを製造する自己整合プロセスにより製造可能である。また、電気的ラップ仕上げガイド（ＥＬＧ）をやめて、ワイヤを同じ目的に用いることにより、装置全体の製造の複雑さをさらに緩和することが可能である。ワイヤの切り詰めは、いくつかの方法で形成可能である。加工上の観点では、ピンと同じ形状を含む磁極を作成するのが簡単であろう。
【００３９】
本発明の記録ヘッドは、固体浸ミラーの形を定めることにも用いられるリソグラフィ・ステップでワイヤの形を定めることにより、製造可能である。ＳＩＭ装置の製造においては、深さ約２ミクロンのエッチングを導波路スタック基板に同時に行うことが必要である。印刷されるパターンは、周辺の導波路材料が深くエッチングされながら、何らかの好適なマスキング材料でＳＩＭ面を保護する溝構造物である。このプロセスの間に垂直方向の側壁を得るのが有益である。この側壁を金属化し、ギャップに好適な材料を補充し、ウェハを端まで加工する。このウェハを切断して棒にし、これらの棒を所望のＳＩＭ開口に合うようにラップ仕上げすることによってＡＢＳを生成する。この装置の側壁が金属化され、フォトマスクの形状が調整されていれば、金属の一部がＡＢＳ面で保持されるように装置をラップ仕上げすることが可能である。
【００４０】
図１９、図２０及び図２１は、ＡＢＳにおいて金属構造物を得るために本発明の製造方法で用いる中間構造物を示している。側壁２１０は、エッチングされてから金属化２１２される。矢印２１４で示されるラップ仕上げプロセスは、側壁の内側の金属化を止めるために、線２１６の高さまで材料を除去する。
【００４１】
図２１は、ダウントラック方向に２つのワイヤ２２２及び２２４を作成するために使用可能なマスク・パターン２２０のＡＢＳ領域の概略図である。ワイヤの製造に必要な形体だけを、最終ＡＢＳ線２２６に沿って示している。エッチング後、側壁を金属化してから、素子を最終的にターゲット線までラップ仕上げし、その後に２つのワイヤを所定の太さで残す。これらのワイヤを電子的ラップ仕上げガイドとして用いてラップ仕上げプロセスを制御することが可能である。
【００４２】
クロストラック方向のワイヤ寸法は、任意に選択可能である。即ち、それらは、従来のフォトリソグラフィ技術を用いてパターンを印刷することが可能であるように、１ミクロンのオーダで選択することが可能である。リードの製造中には、これらのワイヤを電気的ラップ仕上げガイドとして用いることが可能である。これにより、非常に厳密な太さのワイヤが製造され、ＡＢＳの非常に高精度な位置決めが行われるであろう。さらに、ヘッド全体の作成の全体的な複雑さが軽減されるであろう。
【００４３】
導波路スタックは、ワイヤのヒート・シンクとして動作させることと、ワイヤをスライダ上のボンディング・パッドに接続することのために、太い金属リードの上に配置する。ＳＩＭをエッチングし、構造を平坦化した後、その太いリードを、電気的接続のために装置の一番上に配置する。これらのリードがＡＢＳ面にかからないように、これらのリードをＡＢＳに対してへこませることが可能である。図示した例では、これらのリードは隔てられている。しかしながら、構造の複雑さをさらに軽減するために、これらのリード同士を短絡させることも可能である。
【００４４】
所望のワイヤをナノメートル尺度の寸法で得るためには、ウェハをスライスし、それらをその最終位置までラップ仕上げする必要がある。スライダが通常であればＡＢＳパターン化される段階で、電子ビーム・リソグラフィの後にエッチング・プロセスを行って、必要な切り詰めを作成することが可能である。また、集束イオン・ビーム（ＦＩＢ）・ツールを用い、所望の場所でワイヤの断片を切り抜くことによってワイヤを巧みに処理することも可能である。別のアプローチとして、前述の手法ではなく、リソグラフィ、エッチング及びリフトオフの手法を用いてワイヤ全体を製造することも可能である。
【００４５】
電子ビーム・リソグラフィ及びエッチングにより、ＡＢＳ生成点においてワイヤをパターン化することが可能である。代替として、電子ビーム・リソグラフィ及びリフトオフを行うことも可能である。リードの一番上と一番下に接続することによってワイヤ全体を作成することが可能である。ＦＩＢ構造化を行うことも可能である。
【００４６】
いくつかの実施例に関して本発明を説明してきたが、当業者であれば、説明した実施例に対し、添付の特許請求項で示される本発明の範囲を逸脱することなく様々な変更を加えることが可能であることは自明であろう。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明に従って構築可能なディスク・ドライブの機械的部分を表した図である。
【図２】固体浸ミラー（ＳＩＭ）・ベースのＨＡＭＲ記録ヘッドの空気軸受面（ＡＢＳ）を示す図である。
【図３】光トランスデューサと２つの隣接ワイヤの概略図である。
【図４】光トランスデューサの効率をワイヤの太さの関数として示したグラフである。
【図５】光トランスデューサの効率をワイヤ間隔の関数として示したグラフである。
【図６】２つのワイヤ及び対応する導体の等角図である。
【図７】１つのワイヤ及び対応する導体の等角図である。
【図８】図７の構造物の磁界特性のグラフである。
【図９】図７の構造物の磁界特性のグラフである。
【図１０】図７の構造物の磁界特性のグラフである。
【図１１】光トランスデューサ及び磁極の等角図である。
【図１２】ピン形状の磁極の減磁曲線を示す図である。
【図１３】ピン形状の磁極のヒステリシス曲線を示す図である。
【図１４】ダウントラック方向に対する磁界特性のグラフである。
【図１５】ダウントラック方向に対する磁界特性のグラフである。
【図１６】光トランスデューサと磁極との間隔に対する磁界強度のグラフである。
【図１７】本発明に従って構築された書込みヘッドの空気軸受面を示す図である。
【図１８】代替ピン／磁極構成の等角図である。
【図１９】ＳＩＭ構造物を導波路スタックにエッチングするために用いられる可能なマスク設計の１つの一部分の上面図である。最終ＡＢＳ領域の近傍のみを図示している。
【図２０】ＳＩＭ構造物を導波路スタックにエッチングするために用いられる可能なマスク設計の１つの一部分の上面図である。最終ＡＢＳ領域の近傍のみを図示している。
【図２１】図１９及び２０と同様の概略図である。図２１に示した代替マスク設計を用いると、２つのワイヤをダウントラック方向で製造することが可能である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
導波路と、
前記導波路からの電磁放射を空気軸受面の近傍点に結合させて記憶媒体の一部分を加熱する光トランスデューサと、
前記空気軸受面に近接して配置された第１のワイヤとを有し、
前記第１のワイヤ内の電流が前記記憶媒体の前記加熱された部分に磁界を発生させる装置。
【請求項２】
前記第１のワイヤが前記光トランスデューサの近傍に切り詰め部分を含む、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記磁界を集中させる磁極をさらに有する、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記磁極が前記光トランスデューサと隔てられている、請求項３に記載の装置。
【請求項５】
前記磁極と前記光トランスデューサとの間に配置された低モーメント磁極をさらに有する、請求項３に記載の装置。
【請求項６】
前記低モーメント磁極がフェライト又はガーネットを有する、請求項５に記載の装置。
【請求項７】
前記第１の磁極と対向して、前記光トランスデューサの側に配置された第２の磁極をさらに有する、請求項３に記載の装置。
【請求項８】
前記第１のワイヤに対向して、前記導波路の側に、前記空気軸受面に近接して配置された第２のワイヤをさらに有する、請求項１に記載の装置。
【請求項９】
前記導波路の両側に対向して配置され、前記第１のワイヤに電気的に接続された、第１及び第２の導電性リードと、
前記導波路の両側に対向して配置され、前記第２のワイヤに電気的に接続された、第３及び第４の導電性リードとをさらに有する、請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
データ記憶媒体と、
前記データ記憶媒体にデータを書き込む記録ヘッドと、
前記記録ヘッドを前記データ記憶媒体の近傍に位置決めするアームとを有する装置であって、
前記記録ヘッドが、導波路と、前記導波路からの電磁放射を空気軸受面の近傍点に結合させて前記データ記憶媒体の一部分を加熱する光トランスデューサと、前記空気軸受面に近接して配置された第１のワイヤとを有し、前記第１のワイヤ内の電流が前記データ記憶媒体の前記加熱された部分に磁界を発生させる、装置。
【請求項１１】
前記第１のワイヤが前記光トランスデューサの近傍に切り詰め部分を含む、請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
前記磁界を集中させる磁極をさらに有する、請求項１０に記載の装置。
【請求項１３】
前記磁極が前記光トランスデューサと隔てられている、請求項１２に記載の装置。
【請求項１４】
前記磁極と前記光トランスデューサとの間に配置された低モーメント磁極をさらに有する、請求項１２に記載の装置。
【請求項１５】
前記低モーメント磁極がフェライト又はガーネットを有する、請求項１４に記載の装置。
【請求項１６】
前記第１の磁極と対向して、前記光トランスデューサの側に配置された第２の磁極をさらに有する、請求項１１に記載の装置。
【請求項１７】
前記第１のワイヤに対向して、前記導波路の側に、前記空気軸受面に近接して配置された第２のワイヤをさらに有する、請求項１０に記載の装置。
【請求項１８】
前記導波路の両側に対向して配置され、前記第１のワイヤに電気的に接続された、第１及び第２の導電性リードと、
前記導波路の両側に対向して配置され、前記第２のワイヤに電気的に接続された、第３及び第４の導電性リードとをさらに有する、請求項１７に記載の装置。
【請求項１９】
記録ヘッドの製造方法であって、
光導波路に近接する第１のワイヤ構造物を中間構造物の形で形成することと、
前記第１のワイヤを電子的ラップ仕上げガイドとして用いて、前記中間構造物をラップ仕上げして空気軸受面を形成することとを含む方法。
【請求項２０】
前記第１のワイヤと前記光導波路とが、１つのリソグラフィ・ステップで形成される、請求項１９に記載の方法。
【請求項１】
導波路と、
前記導波路からの電磁放射を空気軸受面の近傍点に結合させて記憶媒体の一部分を加熱する光トランスデューサと、
前記空気軸受面に近接して配置された第１のワイヤとを有し、
前記第１のワイヤ内の電流が前記記憶媒体の前記加熱された部分に磁界を発生させる装置。
【請求項２】
前記第１のワイヤが前記光トランスデューサの近傍に切り詰め部分を含む、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記磁界を集中させる磁極をさらに有する、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記磁極が前記光トランスデューサと隔てられている、請求項３に記載の装置。
【請求項５】
前記磁極と前記光トランスデューサとの間に配置された低モーメント磁極をさらに有する、請求項３に記載の装置。
【請求項６】
前記低モーメント磁極がフェライト又はガーネットを有する、請求項５に記載の装置。
【請求項７】
前記第１の磁極と対向して、前記光トランスデューサの側に配置された第２の磁極をさらに有する、請求項３に記載の装置。
【請求項８】
前記第１のワイヤに対向して、前記導波路の側に、前記空気軸受面に近接して配置された第２のワイヤをさらに有する、請求項１に記載の装置。
【請求項９】
前記導波路の両側に対向して配置され、前記第１のワイヤに電気的に接続された、第１及び第２の導電性リードと、
前記導波路の両側に対向して配置され、前記第２のワイヤに電気的に接続された、第３及び第４の導電性リードとをさらに有する、請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
データ記憶媒体と、
前記データ記憶媒体にデータを書き込む記録ヘッドと、
前記記録ヘッドを前記データ記憶媒体の近傍に位置決めするアームとを有する装置であって、
前記記録ヘッドが、導波路と、前記導波路からの電磁放射を空気軸受面の近傍点に結合させて前記データ記憶媒体の一部分を加熱する光トランスデューサと、前記空気軸受面に近接して配置された第１のワイヤとを有し、前記第１のワイヤ内の電流が前記データ記憶媒体の前記加熱された部分に磁界を発生させる、装置。
【請求項１１】
前記第１のワイヤが前記光トランスデューサの近傍に切り詰め部分を含む、請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
前記磁界を集中させる磁極をさらに有する、請求項１０に記載の装置。
【請求項１３】
前記磁極が前記光トランスデューサと隔てられている、請求項１２に記載の装置。
【請求項１４】
前記磁極と前記光トランスデューサとの間に配置された低モーメント磁極をさらに有する、請求項１２に記載の装置。
【請求項１５】
前記低モーメント磁極がフェライト又はガーネットを有する、請求項１４に記載の装置。
【請求項１６】
前記第１の磁極と対向して、前記光トランスデューサの側に配置された第２の磁極をさらに有する、請求項１１に記載の装置。
【請求項１７】
前記第１のワイヤに対向して、前記導波路の側に、前記空気軸受面に近接して配置された第２のワイヤをさらに有する、請求項１０に記載の装置。
【請求項１８】
前記導波路の両側に対向して配置され、前記第１のワイヤに電気的に接続された、第１及び第２の導電性リードと、
前記導波路の両側に対向して配置され、前記第２のワイヤに電気的に接続された、第３及び第４の導電性リードとをさらに有する、請求項１７に記載の装置。
【請求項１９】
記録ヘッドの製造方法であって、
光導波路に近接する第１のワイヤ構造物を中間構造物の形で形成することと、
前記第１のワイヤを電子的ラップ仕上げガイドとして用いて、前記中間構造物をラップ仕上げして空気軸受面を形成することとを含む方法。
【請求項２０】
前記第１のワイヤと前記光導波路とが、１つのリソグラフィ・ステップで形成される、請求項１９に記載の方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図４】
【図５】
【図１６】
【図２】
【図３】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図４】
【図５】
【図１６】
【公開番号】特開２００７−４８４３７（Ｐ２００７−４８４３７Ａ）
【公開日】平成１９年２月２２日（２００７．２．２２）
【国際特許分類】
【外国語出願】
【出願番号】特願２００６−２１７６４１（Ｐ２００６−２１７６４１）
【出願日】平成１８年８月１０日（２００６．８．１０）
【出願人】（５００３７３７５８）シーゲイト テクノロジー エルエルシー (278)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年２月２２日（２００７．２．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２１７６４１（Ｐ２００６−２１７６４１）
【出願日】平成１８年８月１０日（２００６．８．１０）
【出願人】（５００３７３７５８）シーゲイト テクノロジー エルエルシー (278)
【Ｆターム（参考）】
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