專利名稱：集成磁光讀/寫頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明通常涉及數(shù)字磁光信息存儲(chǔ)領(lǐng)域，更具體地涉及數(shù)字磁光信號(hào)讀/寫頭中使用的元件的制造，以及使用這種方法制造的元件。
作為一種高密度記錄方法，已經(jīng)開發(fā)了光學(xué)信息記錄。實(shí)現(xiàn)高密度記錄的一種方法是采用磁光(MO)記錄。在這種記錄過程中，通過使用用于極化記錄層內(nèi)磁性粒子的磁場，將數(shù)據(jù)寫入例如盤片的磁性介質(zhì)的磁記錄層內(nèi)。通過光學(xué)探測從相關(guān)層反射的偏振光的克爾(Kerr)旋轉(zhuǎn)，可以從該層讀出信息。
對(duì)于多數(shù)磁性介質(zhì)，由于介質(zhì)具有高的矯頑磁性，因而需要相對(duì)強(qiáng)的磁場以實(shí)現(xiàn)磁性材料的完全極化。急劇地加熱磁性介質(zhì)降低了完全極化所需的磁場強(qiáng)度的閾值。
熱輔助磁性記錄利用了這種現(xiàn)象。例如，在使用激光脈沖磁場調(diào)制(LP-MFM)的MO寫策略中，使用激光脈沖局部加熱磁性介質(zhì)，而使用與該激光脈沖定時(shí)同步的磁場來極化被加熱的區(qū)域。適用于LP-MFM磁光記錄的磁頭必須具有磁場調(diào)制(MFM)線圈，并通常具有用于引導(dǎo)激光束的透明光導(dǎo)。該激光束可以用于加熱磁性介質(zhì)，還可以用于通過克爾效應(yīng)探測從磁性介質(zhì)讀出數(shù)據(jù)。通常，透明光導(dǎo)排列成與線圈同軸，并且為了使用有限的功耗獲得足夠高的磁場強(qiáng)度，線圈的內(nèi)徑盡可能地小。
通過熱輔助磁性記錄可被寫到MO介質(zhì)上的數(shù)據(jù)位的大小受到聚焦激光束斑點(diǎn)的尺寸和斑點(diǎn)的熱剖面、以及介質(zhì)本身熱剖面的限制。斑點(diǎn)的光學(xué)尺寸取決于所使用的激光的波長(8)以及光學(xué)路徑的數(shù)值孔徑(NA)，形成受衍射限制的斑點(diǎn)，其半徑(r)量級(jí)約為0.61λ/NA。在近場記錄中，通過使用漸消失波可以實(shí)現(xiàn)NA≥1，該漸消失波發(fā)生于折射光學(xué)元件的全內(nèi)反射表面。必要條件為，磁頭，特別是磁頭的光學(xué)元件定位成與記錄介質(zhì)相距一段距離，該距離僅為所使用的激光波長的一小部分。為了在MO記錄例如近場記錄中實(shí)現(xiàn)更高的記錄密度，理想地將磁頭與介質(zhì)的距離朝亞微米范圍減小。
在用于磁性記錄到存儲(chǔ)介質(zhì)的已知系統(tǒng)中，光學(xué)元件和滑動(dòng)器(slider)組合，該滑動(dòng)器由懸臂承載并定位于致動(dòng)器的物鏡之下，MFM線圈集成在該滑動(dòng)器內(nèi)?；瑒?dòng)器設(shè)有氣浮表面(ABS)從而在工作時(shí)剛好“浮動(dòng)”在存儲(chǔ)介質(zhì)表面上(例如約1m)。
對(duì)于下一代高密度磁光應(yīng)用，例如一些域擴(kuò)展技術(shù)，高NA光學(xué)元件以及快速磁場調(diào)制(MFM)線圈的存在是必須的，見H.Awano，S.Ohnuki，H.Shirai，N.Ohta“Ma gnetic Domain Expansion Readout for an UltraHigh Density MO Recording”，IEEE Transactions on Magnetics5(1997)p33，并且已經(jīng)示范了基于致動(dòng)器和滑動(dòng)器設(shè)計(jì)的各類這種系統(tǒng)。
參考附圖的

圖1A和1B，示意性說明了兩種不同基本空氣入射記錄技術(shù)。在圖1A的布置中，滑動(dòng)器100被示成浮動(dòng)在盤片102上約1Φm，其中14Φm的丙烯酸覆層104已經(jīng)被沉積在記錄疊層的頂部上。MFM線圈106被集成到形成一部份滑動(dòng)器100的玻璃板109的氣浮表面108內(nèi)，因此設(shè)置成距離記錄層102約15Φm。激光112在穿過玻璃板109到達(dá)盤片102之前先入射到物鏡114上。
附圖的圖1B中所示的布置在許多方面與圖1A相似，使用相同的附圖標(biāo)記表示圖中的相似元件。然而在這種情況下，提供了致動(dòng)器110，用于控制位于玻璃板109內(nèi)的MFM線圈106與空氣入射記錄疊層102之間的15Φm間距。
本發(fā)明的目標(biāo)是提供一種可靠且節(jié)省成本的集成或整體元件的制造方法，該元件包括通過結(jié)合薄膜線圈制造技術(shù)和物鏡制作技術(shù)實(shí)現(xiàn)了薄膜線圈和物鏡的組合。還提供了一種磁光元件，制造磁光讀和/或?qū)戭^的方法，以及由該方法制造的磁光讀和/或?qū)戭^。
根據(jù)本發(fā)明，提供了一種用于磁光讀和/或?qū)戭^的集成磁光元件的制造方法，該方法包括在透明襯底內(nèi)或上形成薄膜面內(nèi)磁性線圈，并隨后在所述襯底上形成物鏡。
本發(fā)明還擴(kuò)展到集成磁光元件，所述集成磁光元件包含透明襯底內(nèi)或上的薄膜面內(nèi)磁性線圈以及物鏡，該元件是根據(jù)上述定義的方法制造。
本發(fā)明進(jìn)一步擴(kuò)展到制造磁光讀和/或?qū)戭^的方法，該方法包括上述定義的集成磁光元件的制造步驟，并擴(kuò)展到根據(jù)該方法制造的磁光讀和/或?qū)戭^。
物鏡有利地具有相對(duì)非常高的數(shù)值孔徑(NA)，典型地大于0.85，更優(yōu)選地大于0.9。
優(yōu)選地通過將諸如銅的導(dǎo)電材料層沉積或電鍍生長到透明襯底上，來形成薄膜面內(nèi)磁性線圈。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，磁性線圈包含被絕緣材料分隔的至少兩層導(dǎo)電材料。備選地，可以在硅襯底上提供兩層或更多層導(dǎo)電材料，隨后使用任意襯底上硅工藝(SOA)技術(shù)將其附著到透明襯底上。
物鏡可由玻璃-光敏聚合物復(fù)制技術(shù)、其他技術(shù)中的玻璃模塑法或塑料注塑法技術(shù)等形成。在一個(gè)實(shí)施例中，物鏡陣列形成或安裝在襯底上，該襯底具有多個(gè)提供在其上的各個(gè)磁性線圈，且該襯底隨后被切割成多個(gè)透鏡-線圈組合。備選地，將單個(gè)透鏡安裝或形成于具有單個(gè)磁性線圈的襯底上。
在根據(jù)本發(fā)明的磁光讀和/或?qū)戭^中，可以在透鏡-線圈組合上提供另一個(gè)透鏡。
根據(jù)這里所描述的實(shí)施例，本發(fā)明的這些和其它方面將變得顯而易見，并參考這里所描述的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的這些和其它方面進(jìn)行闡述。
現(xiàn)在將參考附圖并通過實(shí)例描述本發(fā)明的實(shí)施例，附圖中圖1A為說明了用于根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的磁光讀和/或?qū)戭^中的第一滑動(dòng)器設(shè)計(jì)的示意圖；圖1B為說明了用于根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的磁光讀和/或?qū)戭^中的第二滑動(dòng)器設(shè)計(jì)的示意圖；圖2A為說明了用于在透明襯底中形成薄膜線圈的任意襯底上硅(SOA)技術(shù)的中間步驟的示意圖；圖2B為圖2A的SOA技術(shù)中最后步驟的示意圖；圖3示意性說明了根據(jù)本發(fā)明第一示范實(shí)施例的磁光元件；以及圖4示意性說明了根據(jù)本發(fā)明示范實(shí)施例的磁光元件。
作為背景信息，實(shí)際高NA的物鏡可由單個(gè)透鏡或者由兩個(gè)不同透鏡的組合組成以擴(kuò)大這種透鏡的制造公差?？梢圆捎貌煌耐哥R制造技術(shù)制作小透鏡，例如玻璃-2P技術(shù)(見J.Braat，A.Smid，M.Wijnakker，Appl.Opt.24(1985)p1853-1855)、玻璃模塑法技術(shù)(見S.Hirota，“Progress of Aspheric Glass Lenses”，International Workshopon Optics Design and Fabrication ODF’98(Tokyo，1998)p29-32)、塑料注塑法(見G.Poetsch，W.Michaeli，“Injection Moulding”(C.Hanser，1995))、甚至是用金剛石從裸塑料直接切割透鏡。
此外，鑒于快速M(fèi)FM線圈必須小尺寸的實(shí)際情況，可以使用已知的薄膜技術(shù)制作這種線圈。實(shí)際的薄膜磁性線圈設(shè)計(jì)是已知的，并在國際專利申請(qǐng)No.WO01/82299中得到了詳細(xì)描述。此外，用于此目的的各種技術(shù)是已知的，例如標(biāo)準(zhǔn)的在玻璃襯底上電鍍生長，或者使用任意襯底上硅(SOA)技術(shù)制作這種小線圈，如國際專利申請(qǐng)No.WO02/13188中所述。
如前所述，本發(fā)明的目標(biāo)是將薄膜線圈的制造技術(shù)與透鏡制造技術(shù)結(jié)合，使得可以實(shí)現(xiàn)高性能、可靠且節(jié)省成本的透鏡-MFM線圈組合。
本發(fā)明的下述示范實(shí)施例的方法包含兩個(gè)主要步驟步驟1是通過薄膜技術(shù)制作MFM線圈，步驟2是在透明(例如玻璃)板頂部上制作物鏡，其中MFM線圈位于該透明板內(nèi)。
步驟1在本發(fā)明的一個(gè)示范實(shí)施例中，理想地可以采用多層MFM線圈，例如WO01/82299中所述，接著可以使用標(biāo)準(zhǔn)薄膜技術(shù)。因此，從諸如玻璃(BK7)的透明材料或者諸如石英的晶體材料開始，將兩個(gè)或多個(gè)線圈層沉積或電鍍生長到透明襯底上，該兩個(gè)或多個(gè)線圈層基本上相互平行地延伸。這些線圈通過諸如SiO2或AlO2的各隔離材料層而相互隔離，可以使用濺射技術(shù)沉積這些隔離材料。在平坦化步驟之后，該制造技術(shù)的結(jié)果典型地為平坦的透明材料晶片，在該透明材料晶片中嵌入了一系列MFM線圈。
在本發(fā)明的另一個(gè)示范實(shí)施例中，可以采用備選的制造技術(shù)，例如WO02/13188中所述，該專利公開描述了任意襯底上硅(SOA)技術(shù)。該方法開始于硅襯底1，在該硅襯底1上使用例如熱氧化、濺射或氣相沉積來沉積諸如SiO2或Al2O3的氧化物，以形成薄頂層3。接著，例如使用濺射沉積或銅或其它適合的導(dǎo)電材料的電沉積，在襯底1的一側(cè)上形成具有一個(gè)或多個(gè)線圈匝截面的第一導(dǎo)電或金屬層7a。接著，例如通過沉積SiO2或Al2O3或者通過旋轉(zhuǎn)涂敷聚合物，而在第一導(dǎo)電層7a上形成非導(dǎo)電層7b。隨后，在絕緣層7b上形成第二導(dǎo)電層7c，并在形成第二導(dǎo)電層7c之前，例如通過局部腐蝕非導(dǎo)電層7b而形成互連。因此，采用這種技術(shù)可以形成其中內(nèi)嵌了一系列線圈的晶片，例外的是基礎(chǔ)襯底現(xiàn)在為標(biāo)準(zhǔn)硅，而非透明(例如玻璃)板，如附圖中的圖2A所示。因此在這種情況下，襯底1可以被附著，具體地(經(jīng)層11)粘結(jié)到第二透明(例如玻璃)襯底9。適當(dāng)?shù)哪z合劑為例如丙烯酸樹脂清漆或1，6-己二醇二丙烯酸酯(1，6-hexanediodiacrylate)。隨后使用例如熱KOH腐蝕，腐蝕掉硅襯底1和該導(dǎo)電層的一個(gè)或多個(gè)切開(laid open)部分，從而形成氣浮表面15，如附圖的圖2B所示。然而，備選地，在制造工藝的步驟2中硅晶片可以留在適當(dāng)?shù)奈恢谩?br> 步驟2與嵌入在透明板內(nèi)的MFM線圈的制造方法無關(guān)，可以通過許多不同方法將物鏡形成于透明板的頂部上。
例如，玻璃-光敏聚合物(玻璃-2P)工藝可以用于將非球面透鏡直接復(fù)制到包含線圈的玻璃板的頂部上。復(fù)制是指這樣的技術(shù)，其中借助模具將漆薄層成型到諸如玻璃板的襯底上。在優(yōu)選方法中，使用了紫外固化(UV-curing)漆，該漆在紫外固化之后形成具有良好化學(xué)和機(jī)械阻抗的穩(wěn)定聚合物?？梢允褂冕尫艑犹幚碓撃＞?，這使得可以復(fù)制大量透鏡而無需任何再處理。該模具可由紫外透明材料(例如熔融石英)制成，使得可以穿過模具對(duì)該漆進(jìn)行輻射。
簡而言之，這些方法步驟包括使用漆填充模具并將玻璃板定位于該模具上。該玻璃板靠著模具放置并適當(dāng)?shù)膶?duì)齊。當(dāng)板嚴(yán)格對(duì)齊時(shí)，通過照射紫外光使漆硬化。因此，可以將非球面透鏡陣列復(fù)制到該板上，且隨后將該板切割成分離的透鏡/線圈單元。這是一種非常節(jié)省成本的工藝。參考附圖的圖3，示出了使用玻璃/2P模塑工藝，就可以制造用于本發(fā)明示范實(shí)施例使用的非常高質(zhì)量的透鏡。使用相同的附圖標(biāo)記表示與圖1A及1B中相同的元件，提供于襯底109上的透鏡112的NA為0.85，入射光瞳為1.0mm，波長為405nm。自由工作距離為10微米。
在另一種方法中，注模透鏡陣列可形成或者安裝在玻璃板的頂部上。隨后將該晶片切割成分離的透鏡/線圈單元。
在又一個(gè)方法中，可通過玻璃/2P、玻璃模塑或塑料注塑法工藝形成分離的物鏡，然后將這些分離的物鏡安裝到各個(gè)分離的玻璃板(其中具有內(nèi)嵌的MFM線圈)上。這要求在制造工藝中對(duì)各個(gè)透鏡-MFM線圈組合進(jìn)行單獨(dú)的安裝步驟，但這種方法放寬了透鏡的制造公差。
在再一個(gè)示范方法中，參考附圖的圖4，如前所述在嵌入了MFM線圈的玻璃板的頂部上提供了透鏡114，所述透鏡可包含(由玻璃模塑工藝制成的)玻璃球；(由塑料注塑法工藝制成的)塑料透鏡或者由上文中詳述的玻璃/2P方法形成的透鏡。接著，將附加透鏡116安裝到該玻璃板/線圈/透鏡單元上。這需要一個(gè)附加的步驟，但可實(shí)現(xiàn)非常高NA的具有線圈的物鏡，典型地NA＞0.85或者甚至NA＞0.9。在一個(gè)具體示例中，該透鏡NA＝0.95，入射光瞳為1.5mm，波長為405nm。自由工作距離為10微米。
因此，本發(fā)明提供了一種制造高性能、可靠且節(jié)省成本的透鏡-MFM線圈組合的方法，該組合適用于所有磁光(M0)記錄系統(tǒng)。
已經(jīng)通過實(shí)例的方式描述了本發(fā)明的實(shí)施例，在不背離由所附權(quán)利要求定義的本發(fā)明范圍的情況下，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對(duì)所述實(shí)施例進(jìn)行變型和改變。此外，在權(quán)利要求中，置于括號(hào)之間的所有附圖標(biāo)記不應(yīng)被認(rèn)為是對(duì)該權(quán)利要求的限制。術(shù)語“包含”并不排除權(quán)利要求中所羅列之外的其它元件或步驟的存在。術(shù)語“一”或“一個(gè)”并不排除多個(gè)的情形?？梢酝ㄟ^包含多個(gè)不同元件的硬件并通過適當(dāng)編程的計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。在列舉多個(gè)設(shè)備的裝置權(quán)利要求中，多個(gè)這些設(shè)備可以由同一個(gè)硬件實(shí)現(xiàn)。在互不相同的獨(dú)立權(quán)利要求中引用這些措施的事實(shí)并不表示這些措施的組合不具有優(yōu)勢(shì)。
權(quán)利要求
1.一種用于磁光讀和/或?qū)戭^的集成磁光元件的制造方法，包括在透明襯底(109)內(nèi)或上形成薄膜面內(nèi)磁性線圈(106)，并隨后在所述襯底(109)上形成物鏡(114)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述物鏡(114)具有相對(duì)非常高的數(shù)值孔徑(NA)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中所述物鏡(114)的NA大于0.85。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中所述物鏡(114)的NA大于0.9。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的方法，其中通過將導(dǎo)電材料層沉積或電鍍生長到所述襯底(109)上而形成所述薄膜面內(nèi)磁性線圈(106)。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的方法，其中在半導(dǎo)體襯底上提供了兩層或更多層導(dǎo)電材料，所述半導(dǎo)體襯底隨后被附著到透明襯底(109)上。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述磁性線圈(106)包含被絕緣材料分隔的至少兩層導(dǎo)電材料。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的方法，其中所述物鏡(114)由玻璃-光敏聚合物復(fù)制技術(shù)、玻璃模塑法或塑料注塑法技術(shù)中的一種制作。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的方法，其中物鏡(114)陣列形成或安裝在襯底(109)上，所述襯底具有多個(gè)提供在其上的各個(gè)磁性線圈，且所述襯底(109)隨后被切割成多個(gè)透鏡-線圈組合。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)所述的方法，其中單個(gè)透鏡(114)被安裝或形成于具有單個(gè)磁性線圈(106)的襯底(109)上。
11.一種集成磁光元件，包含位于透明襯底(109)內(nèi)或上的薄膜面內(nèi)磁性線圈以及物鏡(114)，所述元件根據(jù)權(quán)利要求1至10中任一項(xiàng)的方法制造。
12.一種磁光讀和/或?qū)戭^的制造方法，該方法包括根據(jù)權(quán)利要求1至10中任一項(xiàng)所述的方法制造集成磁光元件的步驟。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的方法制造的磁光讀和/或?qū)戭^。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的磁光讀和/或?qū)戭^，其中在所述透鏡-線圈組合上提供另一個(gè)透鏡(116)。
全文摘要
一種用于數(shù)字磁光信號(hào)讀和/或?qū)戭^的集成磁光元件的制造方法以及根據(jù)該方法制造的集成磁光元件。一種用于數(shù)字磁光信號(hào)讀和/或?qū)戭^的集成磁光元件的制造方法，其中薄膜線圈的制造技術(shù)與透鏡制作技術(shù)相組合以實(shí)現(xiàn)高性能、可靠且節(jié)省成本的透鏡－MFM線圈組合，以用于具有氣浮表面的滑動(dòng)器，從而在工作時(shí)剛好“浮動(dòng)”在存儲(chǔ)介質(zhì)(102)的表面上。該方法包含兩個(gè)主要步驟步驟I是通過薄膜技術(shù)制作MFM線圈(106)，步驟2是在透明(例如玻璃)板(109)頂部上制作物鏡(114)，其中MFM線圈(106)位于該透明板內(nèi)。
文檔編號(hào)B29D11/00GK1934635SQ200580008567
公開日2007年3月21日 申請(qǐng)日期2005年3月8日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月19日
發(fā)明者F·C·彭寧, F·茲普, A·A·A·卡斯特利恩, B·H·W·亨德里克斯 申請(qǐng)人:皇家飛利浦電子股份有限公司