用于热辅助磁记录的具有成分渐变材料的近场换能器的制造方法
【专利摘要】本文公开的实施例总体上涉及热辅助磁记录(HAMR)头以及包括HAMR头的硬盘驱动器。HAMR头包括主磁极、波导、以及设置在该主磁极和该波导之间的近场换能器(NFT)。该NFT包括天线，并且该天线由化合物制造，该化合物的成分基于在该天线内的位置而变化。在一个实施例中，该天线具有在介质面对表面(MFS)处的表面，并且该表面具有顶点，并且该化合物的成分自该顶点在远离该顶点的方向上变化。在该HAMR头的运行期间该顶点具有最高温度，并且在该顶点处具有热稳定的成分帮助实现较高的稳定性。
【专利说明】
用于热辅助磁记录的具有成分渐变材料的近场换能器
技术领域
[0001]本文公开的实施例总体上涉及采用热辅助磁记录(HMffi)头的磁盘装置。
【背景技术】
[0002]在采用HAMR头的磁盘装置中，近场换能器(NFT)可用于在记录期间局部加热具有高矫顽磁性(Co ere i V i ty)的磁介质，以降低局部区域的矫顽磁性。金典型地用于NFT材料以实现高光学效率，但是金的熔点很低，因此当NFT被长期加热时，NFT的形变成为问题。NFT温度在产生光学近场的点附近非常高，并且最大温度达到大于150摄氏度，超过磁盘装置的运行温度。当NFT温度大于150摄氏度超过磁盘装置的运行温度时，经由表面、晶界或晶格的金原子的原子扩散显著增加，导致NFT变形。
[0003]—种解决方案是使用合金作为NFT材料，合金在高温下更加稳定。然而，合金的使用提高了运行期间的NFT温度，这是因为两个原因:I)介电常数的虚部很大，因此更多的光被NFT吸收，以及2)由于掺杂剂原子导致的声子散射，降低了NFT的导热率，因此NFT内的热流减小。如果NFT温升太高，则使用合金的益处可能被抵消。
[0004]因此，本领域需要改善HAMR头。
【发明内容】
[0005]本文公开的实施例总体上涉及HAMR头。该HAMR头包括主磁极、波导、以及设置在该主磁极和该波导之间的NFT。该NFT包括天线，并且该天线由化合物制造，该化合物的成分基于在天线内的位置而变化。在一个实施例中，该天线具有在介质面对表面(MFS)处的表面且该表面具有顶点，并且该化合物的成分自该顶点在远离该顶点的方向上变化。在该HAMR头的运行期间该顶点具有最高温度，并且在顶点处具有热稳定的成分帮助实现较高的可靠性。
[0006]在一个实施例中，HAMR头包括主磁极、波导、以及设置在该主磁极和该波导之间的NFT ο该NFT包括天线，并且该天线包括在MFS处的第一表面。该第一表面具有顶点。该天线包括化合物，该化合物的成分自该顶点在远离该顶点的方向上变化。
[0007]在另一个实施例中，HAMR头包括主磁极、波导、以及设置在该主磁极和该波导之间的NFT。该NFT包括天线，并且该天线包括在MFS处的第一表面、面对波导的第二表面、以及连接该第一表面和该第二表面的第三表面。该天线包括化合物，该化合物的成分自第三表面在实质上垂直于该第三表面的方向上变化。
[0008]在另一个实施例中，硬盘驱动器包括磁介质、磁读头和HAMR磁写头，该HAMR磁写头包括主磁极、波导以及设置在该主磁极和该波导之间的NFT。该NFT包括天线，并且该天线包括在MFS处的第一表面。该第一表面具有顶点。该天线包括化合物，该化合物的成分自该顶点在远离该顶点的方向上变化。
【附图说明】
[0009]因此，参考实施例(某些实施例示出在附图中)，可以有上面的概述的本公开更详细的描述，可实现详细理解本公开上述特征。然而，应注意附图仅示出了本公开的典型实施例，并且因此不应认为是对其范围的限制，本公开允许在涉及磁传感器的任何领域中的其它等同效果的实施例。
[0010]图1A和IB示出了根据本文所述实施例的磁盘驱动器系统。
[0011 ]图2A和2B示出了根据本文所述一个实施例的HAMR磁写头。
[0012]图3是根据一个实施例的HAMR磁头的局部侧视截面图。
[0013]图4是根据一个实施例的HAMR磁头的局部侧视截面图。
[0014]图5A-5D是示出根据各种实施例的主材料中的附加材料的原子百分比和位置之间的关系，以及主材料中的附加材料的各种原子百分比的效果的图表。
[0015]图6A-6D是示出根据各种实施例的附加材料分布的图表。
[0016]图7A-7D示出了根据各种实施例的天线，该天线包括多于一种附加材料的成分。
[0017]图8A-8C示出了根据各种实施例的天线，该天线包括具有多于一种附加材料的成分。
[0018]图9A-9C是根据各种实施例的HAMR磁头的局部截面图。
[0019]图10A-10C示出了根据各种实施例的如何将附加材料结合在主材料中。
[0020]为了便于理解，在可能的情况下对附图中相同的元件使用了相同的附图标记。可预期的是，一个实施例中公开的元件在没有具体叙述的情况下可有利地用在其它实施例中。
【具体实施方式】
[0021]下面参考实施例。然而，应理解的是，本公开不限于具体描述的实施例。相反，下述特征和元件的任何组合，无论涉及相同的实施例或者不同的实施例，都预期实施且实现权利要求项下的主题事项。此外，尽管本文描述的实施例可实现其它可能解决方案和/或现有技术之上的优点，但是无论特定的优点由给定的实施例实现与否都不限制所要求的主题事项。因此，下面的方面、特征、实施例和优点仅为示例性的，而不应认为是所附权利要求的元素或限制，除非明确地表述在权利要求中。
[0022]本文公开的实施例总体上涉及HAMR头。HAMR头包括主磁极、波导、以及设置在主磁极和波导之间的NFT JFT包括天线，并且天线由化合物制造，该化合物的成分基于在天线内的位置而变化。在一个实施例中，天线具有在MFS处的表面，且该表面具有顶点，并且化合物的成分自顶点在远离顶点的方向上变化。在HAMR头的运行期间，顶点具有最高温度，并且在顶点处具有热稳定的成分帮助实现较高的可靠性。
[0023]图1A示出了具体化本公开的磁盘驱动器100。如图所示，至少一个可旋转的磁介质112支撑在主轴(spindle) 114上且通过磁盘驱动器电动机118旋转。每个介质上的磁记录是数据道(data track)的任何适当图案的形式，例如在磁介质112上的同心数据道的环形图案(未示出)。
[0024]至少一个滑块113设置在磁介质112附近，每个滑块113支撑一个或多个磁头组件121，一个或多个磁头组件121可包括辐射源(例如，激光器或LED)用于加热介质表面122。随着磁介质112旋转，滑块113在介质表面122之上径向地进出运动，从而磁头组件121可接近(access)磁介质112的不同道以读取或记录数据。每个滑块113通过悬架115附接到执行器臂119。悬架115提供轻微的弹力，以朝着介质表面122偏置滑块113。每个执行器臂119附接到执行器机构127。如图1A所示的执行器机构127可为音圈电机(VCM)。VCM包括在固定磁场内可运动的线圈，线圈运动的方向和速度由控制单元129提供的电动机电流信号控制。
[0025]在HAMR启用的磁盘驱动器100的运行期间，磁介质112的旋转在滑块113和介质表面122之间产生空气轴承(air bearing)，空气轴承在滑块113上作用向上的力或者提升。空气轴承由此平衡悬架115的轻微弹力，且在常规运行期间以很小、实质上不变的间隔轻微支撑滑块113在介质表面112之上。辐射源加热高矫顽磁性介质，以使得磁头组件121的写入元件可正确地磁化介质中的数据位。
[0026]磁盘驱动器100的各种部件在运行中由控制单元129产生的控制信号控制，控制信号例如是存取控制信号和内部时钟信号。典型地，控制单元129包括逻辑控制电路、存储装置和微处理器。控制单元129产生控制信号以控制各种系统运行，控制信号例如是线123上的驱动电动机控制信号，以及线128上头定位和寻找(head posit1n and seek)控制信号。线128上的控制信号提供所希望的电流分布(current prof i Ie)，以最佳地将滑块113移动和定位到介质112上的所希望的数据道。写入信号和读取信号通过记录通道125与组件121上的读写头往返通讯。
[0027]上面对典型磁盘存储系统的描述以及图1A的附加说明仅为了表示的目的。应理解，磁盘存储系统可包含大量的介质和执行器，并且每个执行器可支撑多个滑块。
[0028]图1B是图1的磁盘驱动器100的HAMR读/写头101和磁介质112的局部侧视截面图。读/写头101可对应于图1中描述的磁头组件121。读/写头101包括诸如空气轴承表面(ABS)的MFS 139、磁写头103和磁读头105，并且安装在滑块113上，以使得MFS 139面对磁介质112。如图1B所示，磁介质112在箭头148指示的方向上运动通过磁写头103。如图1B以及随后的附图所示，X方向表示沿着道的方向，Y方向表示道宽度或者跨越道的方向，而Z方向表示实质上垂直于MFS 139的方向。
[0029]在某些实施例中，磁读头105是磁阻(MR)读头，其包括设置在MR屏蔽SI和S2之间的MR感应元件152。在其它实施例中，磁读头105是磁隧道结(MTJ)读头，其包括设置在MR屏蔽SI和S2之间的MTJ感应装置152。磁介质112中的相邻磁化区域的磁场可由作为记录位的MR(或MTJ)感应元件152检测。
[0030]磁写头103包括主磁极142、波导135、设置在主磁极142和波导135之间的NFT 140、返回磁极144、以及激发主磁极142的线圈146。磁写头103可以可操作地附接到激光器155(即辐射源)。激光器155可直接设置在磁写头103上，或者可以通过光纤或波导从与滑块113分开设置的激光器155来提供辐射。波导135是通过磁写头103的高度向NFT 140传输辐射的通道，NFT 140例如为等离振子装置或者光学换能器，设置在MFS 139处或在其附近。在诸如激光束的福射引入波导135时，在波导135的表面137产生消逝波(evanescent wave)，波导135耦接到在NFT 140的表面141上激发的表面等离振子。表面等离振子传播到NFT 140的表面143，光学近场点产生在表面143的顶点附近(见图2B)。在其它实施例中，波导135可不延伸到MFS 139，并且NFT 140可设置在波导135的端部，从而NFT 140与波导135对齐。然而，本文的实施例不限于任何特定类型的辐射源或将从辐射源发射的能量传输到MFS 139的技术。如图1B所示的NFT 140是纳米嘴(nanobeak)NFT。然而，NFT 140不限于任何特定类型的NFT。在某些实施例中，NFT 140是e-天线NFT或者棒棒糖式(lollipop)NFT。
[0031]图2A是根据本文描述的一个实施例的HAMR磁写头103的局部透视图。为了更好地示出磁写头103的某些部件，省略了覆盖材料和间隔层。磁写头103包括返回磁极144、波导135,NFT 140和主磁极142 JFT 140可包括天线202、耦接到天线202的热分流器204、以及耦接到天线202的间隔层(示出在图4中)。热分流器204可由导热材料制造。磁写头103还可包括围绕主磁极142的热沉206，以及设置在返回磁极144的表面上的镜面层208。热分流器204可设置在天线202和热沉206之间，如图2A所示，并且天线202中产生的热量可通过热分流器204流到热沉206。天线202可包括在MFS 139的表面143、面对波导135的表面141、面对主磁极142的表面210以及连接表面143和表面141的表面212。
[0032]图2B是根据本文描述的一个实施例的磁写头103的局部MFS图。同样省略了覆盖材料和间隔层。如图2B所示，天线202设置在波导135和主磁极142之间。天线202包括在MFS139处的表面143，并且表面143可具有梯形形状。表面143可包括顶点220，即面对主磁极142的梯形形状的一个端部，以及面对波导135的另一个端部222。顶点220在磁写头103的运行期间可耐受最高温度，天线202中的温度分布如图3所示。
[0033]图3是根据本文描述的一个实施例的磁写头103的局部截面图。在诸如激光束的辐射经由波导135引入天线202中时，天线202中的振荡电荷集中在顶点220处，并且集中的电荷产生靠近顶点220的光学近场点。振荡电荷还在天线202内产生热量，尤其是在电荷集中的顶点220。因此，温度分布具有在顶点220的峰值，并且温度随着距顶点的距离增大而降低。如图3所示，天线202具有五个温度区域0、1、2、3和4，其中在磁写头103的运行期间，区域4具有最高温度，区域3具有低于区域4的温度，区域2具有低于区域3的温度，区域I具有低于区域2的温度，区域O具有最低温度。
[0034]通常，天线202由诸如金的导电低损耗金属制造，或者由诸如AuRh的高损耗合金制造。然而，导电金属具有相对低的熔点，因此天线202或NFT140可能变形。类似地，同质合金也不适合于NFT，因为天线202内的温度不是均匀的，并且天线202最靠近光学近场点(即顶点220)的部分典型地是最热的，随着远离顶点220温度逐渐降低，如图3所示。因此，在温度已经降低的NFT区域中采用合金可能降低NFT的热稳定性，这是由于合金的降低的导热率。因此，仅采用一个成分的合金不能产生热稳定性和天线202温升之间的最佳平衡。为了最佳地平衡热稳定性和天线202的温升，天线202由导电的低损耗的金属制造，其成分基于位置而变化。例如，参见图3，应使区域4的材料或合金的成分具有最高热稳定性，而从区域4到区域O热稳定性要求逐渐降低。
[0035]图4是根据一个实施例的磁写头103的局部截面图。磁写头103可包括设置在波导135和天线202之间的覆盖材料402，并且NFT 140可包括设置在天线202和主磁极142之间的间隔层404。覆盖材料402和间隔层404二者皆可由介电材料制造，例如氧化铝、氧化硅、氮化硅、氧氮化硅或其组合。天线202可由化合物制造，该化合物的成分基于位置而变化。在一个实施例中，成分包括主材料和在主材料中的一个或多个附加材料。一个或多个附加材料在主材料中的量可基于位置变化。天线202的成分可包括大于或等于90%的主材料。主材料可为金属，例如，Au、Ag、Cu或Al，或者具有选自Au、Ag、Cu和Al的二至四种元素的合成材料。在主材料为合成材料时，合成材料的元素比可基于位置逐渐变化。附加材料可为元素Rh、Co、N1、Pt、Pd、Ru、B、Mo、W、T1、Ir和 Re 中的至少一种。
[0036]如图4所示，化合物的成分从天线202的表面210开始在方向“D1”上变化，方向“Dl”是从天线202的表面210到表面141的方向。方向“D1”也是沿着道的方向X。天线202的化合物成分可包括在表面210的主材料中的最高量附加材料，并且附加材料的量随着远离表面210在方向“D1”上逐渐降低，方向“D1”平行于MFS。在远离表面210—定距离的位置的成分可不包括任何附加材料。顶点220位于表面210上。在表面210具有最高量附加材料的成分提高了在表面210的成分的熔点，也提高了天线202在表面210的热稳定性。换言之，为了实现高可靠性，大量的附加材料在耐受最高温度的区域中被添加到主材料，而少量的附加材料在耐受较低温度的区域中被添加到主材料。如图3所示，因为随着距顶点220的距离增大温度逐渐降低，所以主材料中的附加材料量随着距顶点220的距离增大而逐渐降低。对于具有这样成分的天线202，天线202或NFT 140的温度可最小化，而天线202或NFT 140的热稳定性可得到保持。
[0037]图5A-5D是示出根据各种实施例的附加材料在主材料中的原子百分比和位置之间的关系，以及与附加材料在主材料中的各种原子百分比的作用的图表。图5A是示出附加材料在主材料中的原子百分比和沿道方向X上距顶点220的距离之间关系的图表。在一个实施例中，天线202由化合物制造，该化合物具有主材料金(Au)和附加材料铭(Rh)。如图5A所示，Y轴是AuRh合金中Rh的原子百分比，范围为约1.75%至轴是在方向“D1”上或者沿道方向X远离顶点220的距离。在顶点220或表面210，天线的部分是具有1.75%Rh和98.25%Au的AuRhc3AuRh合金中Rh的原子百分比在远离顶点220 Onm至30nm之间线性降低，并且在方向“D1”上远离顶点220 30nm处达到零，即化合物不包含任何附加材料Rh，而完全是主材料Au。
[0038]成分渐变的AuRh合金中的Rh附加物示出在图5A中。Rh附加物对导热率和折射系数η的实部的影响示出在图5B中。如图5Β所示，导热率在顶点220最低，因为附加材料在顶点220为最高水平，并且导热率随着远离顶点220而逐渐增加，因为附加材料量逐渐降低。在“D1”方向上远离顶点30nm处，附加材料量降低到零，从而导热率变为最高且随着距顶点220的距离增加而保持不变。另一方面，折射系数η的实部在顶点220为最高，并且随着距顶点220的距离增加且达到30nm而逐渐降低至恒定值。
[0039]图5C和5D示出了不同的成分梯度分布和这样的分布对天线202或NFT140温度的作用，以及驱动NFT 140所需的功率。示出了成分渐变的AuRh的四种不同分布:线性的、指数的、均匀的15nm厚度和均匀的30nm厚度。具有线性分布的天线202中的Rh的总量与具有指数分布的天线202中的Rh的总量相同，这与具有均匀15nm厚度分布的天线202中的总量相同。在图5D中，四种分布彼此比较，并且与仅包含主材料Au的天线202的成分进行比较。第一Y轴是NFT温升或天线温升，第二 Y轴是NFT 140所需的输入功率以实现固定的热点温度。如图所示，线性分布示出了接近Au的最低NFT温升，而指数分布示出了比线性分布略高的温升，但是仍低于均匀厚度的分布。由Au制造的天线可具有最低温升，但是热稳定性最低，因为没有附加材料添加到Au。即使天线202中的Rh的总量对于线性分布和均匀15nm厚度的分布是相同的，线性分布的温升也比均匀15nm厚度分布低约25%。另外，线性分布和均匀30nm厚度分布二者具有相同厚度的附加材料(30nm)，线性分布的温升比均匀30nm厚度分布低约40 % ο指数分布，即使温升略高于线性分布，在顶点具有最高Rh原子百分比。因此，指数分布的顶点处的热稳定性高于其它分布。这些分布所需的功率上没有显著不同。
[0040]图6A-6D是示出根据各种实施例的附加材料分布的图表。在图6A- 6D中，附加材料量(Y轴)相对于在方向“Dl”(x轴)上远离顶点220的距离而绘制。附加材料量可在顶点220附近迅速改变，如图6A所示，或者可在顶点2 20附近缓慢改变，如图6B所示。附加材料量可由指数函数或者多项式函数表示。除了如图5A、6A和6B所示的连续改变附加材料量之外，附加材料量也可离散改变，或者步进改变，如图6C和6D所示。
[0041]图7A-7D示出了根据各种实施例的天线202，其包括具有多于一个附加材料的成分。图7A-7D示出的天线202包括具有主材料Au和在主材料Au中的多个附加材料Rh、Cc^PNi的成分。图7A-7C是示出附加材料量(Y轴)的图表，相对于在方向“D1”(X轴)上远离顶点220的距离而绘制。全部三个图表示出了在顶点220的AuRh层、相邻AuRh层的AuCo层以及相邻AuCo层的AuNi层。图7A示出了每一个具有不变量的附加材料的层，而图7B和7C示出了每一个具有不同量的附加材料的层。图7B示出了附加材料量的离散或步进改变，而图7C示出了附加材料量的连续改变。AuRh用在具有最高温度的位置，因为AuRh在高温下最稳定。然而，AuRh吸收大量的辐射或光，并且具有低导热率。AuCo的高温稳定性低于AuRh，但是在附加量相同或更少时，比AuRh吸收更少的福射。AuN i在高温下具有比AuRh和AuCo更低的稳定性，但是具有比AuRh和AuCo更大的导热率。图7D示出了表格，说明不同材料相对于彼此的特性。通过堆叠这些材料，天线202或NFT 140的温度可降低，而同时保持NFT 140的热稳定性。如图7A所示，每层AuRh、AuCo和AuN i的厚度可为相同的，例如约I Onm，或者可为不同的，例如约3nm的AuRh、约1nm的AuCo和约1nm的AuNi。附加材料的数量可为两个，例如在顶点220的厚度为约I Onm的一层AuCo以及相邻于AuCo层的厚度约为I Onm的一层AuN i。附加材料的数量可大于三，例如在顶点220的厚度约为2nm的一层AuW、相邻于AuW层的厚度约为3nm的一层AuRh、相邻于AuRh层的厚度约为5nm的一层AuCo、以及相邻于AuCo层的厚度约为1nm的一层AuNi ο
[0042]图8A-8C示出了根据各种其它实施例的天线202，其包括具有多于一个附加材料的成分。图8A-8C是示出附加材料量(Y轴)的图表，相对于在方向“D1”(X轴)上远离顶点220的距离绘制。在一个实施例中，主材料Au中有两个附加材料Rh和Co，因此形成三元Au Rh Co合金。如图8A所示，在顶点220，附加材料Rh和Co二者在主材料Au中，并且在顶点220处Co的量大于Rh的量。随着距顶点220距离的增加，Rh和Co 二者在Au中的量线性地降低，并且在远离顶点220的距离Xo上达到零。在某些实施例中，Co的量在远离顶点220的距离大于Xo处达到零。距离XQ可远离顶点220的任何适当的距离。在一个实施例中，距离XQ为约15nm。图8B示出了一个附加材料Co的量自顶点220到距顶点220距离Xo处不变，而另一个附加材料Rh自顶点220到距顶点220距离X1处线性降低。距离X1可为远离顶点220的任何适当距离。在一个实施例中，距离Xi为约5nm。
[0043]如图SC所示，在顶点220仅有一个附加材料Rh。随着距顶点220距离的增加，附加材料Rh的量线性地降低，而另一个附加材料Co的量线性地增加。在远离顶点220的距离X1处，没有附加材料Rh，而附加材料Co的量达到最大水平。换言之，自顶点220到距顶点220的距离Xi处，AuRh逐渐地被AuCo取代。自距顶点220的距离χι处到距顶点220的距离χο处，Co在Au中的量线性地降低。附加材料量的增加或降低不限于图8A-8C所示的线性的，而是可为如图6Α-6D所示的指数的、多项式的或步进的。
[0044]图9A-9C是根据各种实施例的HAMR磁头103的局部截面图。与上述的在天线202的表面210处具有最高量附加材料不同，图9A-9C示出的天线202在其它表面具有附加材料在主材料中的最高量，并且附加材料的量随着距表面距离的增加而逐渐降低。图9A-9C中描述的主材料和附加材料可与上述的主材料和附加材料相同。图9A示出的天线202具有在MFS139处的表面143，且顶点220位于表面143上。在一个实施例中，天线202由化合物制造，化合物在表面143具有附加材料在主材料中的最高量，并且附加材料的量在远离表面143的方向“D2”上降低，方向“D2”实质上垂直于MFS139。降低可以是如上所述的线性的、指数的、多项式的或者步进的。附加材料的数量以及附加材料量上的改变可与如上所述相同。
[0045]图9B示出了天线202，天线202具有连接表面141和表面143的表面212。表面212可相对于MFS 139形成锐角，并且可称为前缘锥度(leading edge taper)。在一个实施例中，天线202由化合物制造，化合物具有在表面212处的附加材料在主材料中的最高量，并且附加材料的量在远离表面212的方向“D3”上降低，方向“D3”实质上垂直于表面212。降低可为如上所述的线性的、指数的、多项式的或者步进的。附加材料的量和附加材料量上的改变可与如上所述相同。
[0046]图9C示出了天线202，天线202具有在MFS 139处的表面143，并且顶点220位于表面143上。在一个实施例中，天线202由化合物制造，化合物具有在顶点220处的附加材料在主材料中的最高量，并且附加材料的量在远离顶点220的方向“D4”上降低。方向“D4”可以是相对于MFS 139约45度的方向，或者是在沿着道方向X和方向Z之间的方向，方向Z实质上垂直于MFS 139。附加材料在方向“D4”上自顶点220的分布也可按照图3中描述的温度分布，从而区域4具有附加材料的最高量，区域3与区域4相比具有较小的附加材料量，区域2与区域3相比具有较小的附加材料量，区域I与区域2相比具有较小的附加材料量，区域O没有附加材料。降低可为如上所述的线性的、指数的、多项式的或步进的。附加材料的数量和附加材料量上的改变可与如上所述相同。
[0047]具有成分基于位置而变化的天线202可通过物理气相沉积工艺制造，使物理气相沉积工艺例如是来自多个靶材(target)的共溅射。特别是，成分渐变的附加材料可被共溅射，并且附加材料的所希望梯度可通过控制施加到靶材的直流(DC)或射频(RF)来实现。可替代的，天线202可通过各种扩散工艺形成。图10A-10C示出了根据各种实施例的附加材料如何采用扩散工艺结合在主材料中。
[0048]图1OA是根据一个实施例的结构1000的侧视截面图。结构1000可形成在基板上，并且可为在其上执行多个工艺步骤后的HAMR头103。结构1000可包括第一层1002、第一层1002上的第二层1004、沉积在第二层1004上的第三层1006、以及沉积在第三层1006的至少一部分上的第四层1008。第一层1002可形成波导135，第二层1004可形成覆盖材料402，第三层1006可形成天线202，第四层1008可形成如上所述的附加材料。第三层1006可由如上所述的主材料制造。在一个实施例中，第三层1006由Au制造，并且第四层1008由Rh制造。在结构1000加热到大于250摄氏度时，层1008的附加材料扩散在第三层1006中。结构1000的加热可通过任何适当的方法实现，例如激光加热。激光束可定向到第四层1008的顶表面和第三层1006的暴露部分。在扩散工艺后，第四层1008可通过任何适当的移除工艺移除，例如湿法蚀亥IJ、反应离子蚀刻或离子研磨。在结构1000上执行各种工艺以形成HAMR读/写头101后，结构1000沿着线1010折叠，并且暴露表面为MFS 139。通过上述工艺形成的最终结构可为如图4所示的HAMR写头103。
[0049]图1OB是根据一个实施例的结构1020的侧视截面图。结构1020可形成在基板上，并且可为在其上执行多个工艺步骤后的HAMR写头103。结构1020可包括第一层1002、第二层1004、第三层1006、沉积在第三层1006的一部分上并稍后被移除的第四层1012。第四层1012可为如上所述的附加材料。在结构1020加热到大于250摄氏度时，层1012的附加材料扩散在第三层1006中。结构1020的加热可通过任何适当的方法实现，例如激光加热。激光束可定向到第四层1012的顶表面。在结构1020上执行各种工艺以形成HAMR读/写头101后，结构1020沿着线1010折叠，移除第一层1002的一部分、第二层1004的一部分、第三层1006的一部分以及全部第四层1012。剩余部分的暴露表面为MFS 139。通过上述工艺形成的最终结构可为如图9C所示的HAMR写头103。
[0050]图1OC是根据一个实施例的结构1030的侧视截面图。结构1030可形成在基板上，并且可为在其上执行多个工艺步骤后的HAMR头103。结构1030可包括第一层1002、第二层1004、沉积在第二层1004上的第三层1014、沉积在第三层1014的第一部分上的热分流器204、沉积在第三层1014的第二部分上的第四层1016、以及沉积在热分流器204和第四层1016上的第五层1018。第三层1014可形成天线202，第四层1016可形成间隔层404，第五层1018可形成主磁极142。第三层1014可由如上所述的主材料制造。第六层1022可形成在层1002、1004、1014、1016和1018的每一个的竖直表面上。第六层1022可由如上所述的附加材料制造。在结构1030加热到大于250摄氏度时，层1022的附加材料扩散在第三层1014中。结构1030的加热可通过任何适当的方法实现，例如激光加热。激光束可定向到第六层1022在靠近第三层1014的位置，如图1OC中所示的箭头“H”所表示。在结构1030上执行扩散工艺和各种工艺以形成HAMR读/写头101后，结构1030沿着线1010折叠，并且暴露表面为MFS 139。通过上述工艺所形成的最终结构可为如图9A所示的HAMR写头103。
[0051 ]总之，公开了 HAMR头，其具有包括天线的NFT，天线由化合物制造，化合物的成分基于位置而变化。化合物可包括主材料以及一个或多个附加材料。在耐受最高温度的位置，附加材料在主材料中的量可为最高以改善热稳定性。附加材料的量随着远离最高温度的区域而逐渐降低以改善导热率。作为改善热稳定性的结果改善了 HAMR头的可靠性。
[0052]尽管前面所述针对于本公开的实施例，但是在不脱离本公开的基本范围的情况下可设想其它的和进一步的实施例，本公开的范围由所附的权利要求决定。
【主权项】
1.一种热辅助磁记录头，包括: 主磁极； 波导；以及 近场换能器，设置在该主磁极和该波导之间，其中该近场换能器包括天线，其中该天线包括在介质面对表面处的第一表面，其中该第一表面具有顶点，并且其中该天线包括化合物，该化合物的成分自该顶点在远离该顶点的方向上变化。2.如权利要求1所述的热辅助磁记录头，其中该天线的该化合物的成分包括主材料以及一个或多个附加材料，其中该天线的该化合物的成分还包括在该顶点处的该一个或多个附加材料的最高量，并且该一个或多个附加材料的量自该顶点在远离该顶点的方向上减小。3.如权利要求2所述的热辅助磁记录头，其中该主材料选自由Au、Ag、Cu或Al，以及具有选自Au、Ag、Cu和Al的二至四个元素的合成材料组成的组。4.如权利要求2所述的热辅助磁记录头，其中该一个或多个附加材料选自由Rh、Co、N1、卩七、？(1、1?11、8、]\10、1、11、11和1^组成的组。5.如权利要求2所述的热辅助磁记录头，其中该一个或多个附加材料在该主材料中的量的减小是线性的。6.如权利要求2所述的热辅助磁记录头，其中该一个或多个附加材料在该主材料中的量的减小是指数的。7.如权利要求2所述的热辅助磁记录头，其中该一个或多个附加材料在该主材料中的量的减小是多项式的。8.如权利要求2所述的热辅助磁记录头，其中该一个或多个附加材料在该主材料中的量的减小是步进的。9.如权利要求2所述的热辅助磁记录头，其中该一个或多个附加材料的量自该顶点在相对于该介质面对表面约45度的方向上减小。10.如权利要求2所述的热辅助磁记录头，其中该一个或多个附加材料的量自该顶点在实质上垂直于该介质面对表面的方向上减小。11.如权利要求2所述的热辅助磁记录头，其中该一个或多个附加材料的量自该顶点在实质上平行于该介质面对表面的方向上减小。12.一种热辅助磁记录头，包括: 主磁极； 波导；以及 近场换能器，设置在该主磁极和该波导之间，其中该近场换能器包括天线，其中该天线包括在介质面对表面处的第一表面、面对该波导的第二表面、以及连接该第一表面和第二表面的第三表面，并且其中该天线包括化合物，该化合物的成分从该第三表面开始在实质上垂直于该第三表面的方向上变化。13.如权利要求12所述的热辅助磁记录头，其中该天线的该化合物的成分包括主材料以及一个或多个附加材料，其中该天线的该化合物的成分还包括在该第三表面处的该一个或多个附加材料的最高量，并且该一个或多个附加材料的量自该第三表面在实质上垂直于该第三表面的方向上减小。14.如权利要求13所述的热辅助磁记录头，其中该主材料选自由Au、Ag、Cu或Al，以及具有选自Au、Ag、Cu和Al的二至四个元素的合成材料组成的组。15.如权利要求13所述的热辅助磁记录头，其中该一个或多个附加材料选自由Rh、Co、N1、Pt、Pd、Ru、B、Mo、W、T1、Ir和 Re 组成的组。16.如权利要求13所述的热辅助磁记录头，其中该一个或多个附加材料在该主材料中的量的减小是线性的、指数的、多项式的或者步进的。17.—种硬盘驱动器，包括: 磁介质； 磁读头；以及 热辅助磁记录磁写头，其中该热辅助磁记录磁写头包括: 主磁极； 波导；以及 近场换能器，设置在该主磁极和该波导之间，其中该近场换能器包括天线，其中该天线包括在介质面对表面处的第一表面，其中该第一表面具有顶点，并且其中该天线包括化合物，该化合物的成分自该顶点在远离该顶点的方向上变化。18.如权利要求17所述的硬盘驱动器，其中该天线的该化合物的成分包括主材料以及一个或多个附加材料，其中该天线的该化合物的成分还包括在该顶点处的该一个或多个附加材料的最高量，并且该一个或多个附加材料的量自该顶点在远离该顶点的方向上减小。19.如权利要求18所述的硬盘驱动器，其中该主材料选自由Au、Ag、Cu或Al，以及具有选自Au、Ag、Cu和Al的二至四个元素的合成材料组成的组，并且该一个或多个附加材料选自由诎、(:0、附、？扒？(1、1?11、8、]\10、1、11、11和1^组成的组。20.如权利要求18所述的硬盘驱动器，其中该一个或多个附加材料在该主材料中的量的减小是线性的、指数的、多项式的或步进的。
【文档编号】G11B5/31GK105938717SQ201610124840
【公开日】2016年9月14日
【申请日】2016年3月4日
【发明人】松本拓也, V.P.S.拉沃特
【申请人】Hgst荷兰公司