制造用于熱輔助磁記錄光輸送的干涉測量錐形波導(dǎo)管的方法
【專利說明】制造用于熱輔助磁記錄光輸送的干涉測量錐形波導(dǎo)管的方法
[0001]相關(guān)申請的交叉引用
[0002]本申請要求2014年2月24日提交的美國臨時申請61/943，95 (律師案號F6936.P)的權(quán)益和優(yōu)先權(quán)，其內(nèi)容通過引用并入本文。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]本公開內(nèi)容涉及磁記錄技術(shù)，并且具體而言，涉及制造用于熱輔助磁記錄介質(zhì)中的光輸送部件的方法。
【背景技術(shù)】
[0004]對于所有類型的襯底，以增加面密度為目標(biāo)，垂直磁記錄(PMR)技術(shù)在磁記錄介質(zhì)中已經(jīng)變得更加普遍。在足夠小的比特大小，面密度通常被介質(zhì)的以下能力限制:寫入數(shù)據(jù)位、讀回相同的數(shù)據(jù)位和隨著時間維持?jǐn)?shù)據(jù)位的磁特性。對于磁介質(zhì)，這些參數(shù)由材料矯頑磁力控制。然而，存在閾值，其中矯頑磁力如此高并且比特大小如此小以致書寫元件必須使用不切實際高的磁場來影響數(shù)據(jù)位的改變。熱輔助磁記錄(HAMR)介質(zhì)的出現(xiàn)通過在寫入操作期間將熱施加至數(shù)據(jù)位來降低矯頑磁力至可寫水平，并且然后去除熱以允許矯頑磁力返回到高水平從而保持?jǐn)?shù)據(jù)位穩(wěn)定而解決了這個問題。
[0005]通過使用HAMR技術(shù)，硬盤驅(qū)動器中的面密度可以被擴展大于lTb/in2。圖1圖解了 HAMR頭光輸送系統(tǒng)設(shè)計。來自外部激光二極管(LD) 100的激光通過模式轉(zhuǎn)換器(MC) 210結(jié)合入干涉測量錐形波導(dǎo)管(1-TWG) 200，并且然后在空氣攜帶表面(ABS) 270處通過1-TWG200輸送到近場傳感器(NFT) 250，其在PMR介質(zhì)表面上將激光產(chǎn)生的光能集中在小于50nm斑點。
[0006]如圖2中所顯示的1-TWG 200的結(jié)構(gòu)包括幾個關(guān)鍵的部件，包括錐形模式轉(zhuǎn)換器210、分光器220和定向耦合器230。在單一晶片上用同源沉積和蝕刻技術(shù)將這些部件構(gòu)造在統(tǒng)一的結(jié)構(gòu)中受到挑戰(zhàn)，因為這些部件具有迥然不同的尺寸大小，但是尺寸精度對于HAMR的操作性能是極其重要的。例如，1-TWG錐角和長度、波導(dǎo)臨界尺寸均勻性(CDU)、線邊緣粗糙度(LER)、分光器不對稱性和MC-到-錐體(MC-to-taper)覆蓋對于HAMR的信噪比(SNR)、頭耐久性和功率消耗是關(guān)鍵的。定向耦合器230用于將一些激光返回至滑塊150 (如圖1所示)的背面，用于激光對齊調(diào)整。然而，對于控制錐角和長度、CDU、LER、分光器不對稱性和MC-到-錐體覆蓋必要的尺寸精度是難以控制的，尤其是當(dāng)在單一襯底上構(gòu)造1-TWG時。因此，當(dāng)前可得的1-TWG方法傾向于使用更昂貴的、多襯底構(gòu)造并且傾向于產(chǎn)生這些關(guān)鍵參數(shù)變化的結(jié)構(gòu)。得到的1-TWG在其效能、功率消耗和頭壽命方面是不理想的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本公開涉及磁記錄介質(zhì)，并且具體而言，涉及在單一襯底上以增加的尺寸精度制造HAMR頭的1-TWG的方法。本公開的實施方式描述了制造HAMR頭的1-TWG的方法，所述HAMR頭有效地將來自滑塊背面的激光輸送至ABS區(qū)域，這導(dǎo)致HAMR具有延長的頭壽命和降低的功率消耗。
[0008]在一個實例中，制造波導(dǎo)管的方法包括將具有兩個不同硬掩模層的薄膜堆棧沉積在包層-芯-包層(cladding-core-cladding)夾層結(jié)構(gòu)上并且在薄膜堆棧上的光敏抗蝕劑層中限定第一圖案。制造波導(dǎo)管的方法也可以包括將圖案轉(zhuǎn)移至第一硬掩模層，去除光敏抗蝕劑層并且形成從第一硬掩模層中的第一圖案圖案化的在第二硬掩模層中的第二圖案。制造波導(dǎo)管的方法也可以包括轉(zhuǎn)移第二圖案至芯層并且使波導(dǎo)管的頂表面平面化。
[0009]在一些實例中，第一硬掩模層是Ta2O5，第二硬掩模層是Cr，并且包層是Si02。硬掩模和包層的不同材料組成是可能的，如本領(lǐng)域普通技術(shù)人員會知道的。
[0010]在一些實例中，在光敏抗蝕劑中限定1-TWG圖案是利用深紫外光刻完成的，將圖案轉(zhuǎn)移至硬掩模層和芯層是利用反應(yīng)離子蝕刻工藝完成的。在進一步實例中，平面化是化學(xué)機械平面化。
【附圖說明】
[0011]通過實例的方式而并非限制在附圖的圖中圖解各種實施方式，其中:
[0012]圖1圖解了用于熱輔助磁記錄介質(zhì)(HAMR)中的實例干涉測量錐形波導(dǎo)管(1-TffG)；
[0013]圖2是1-TWG的示意圖；
[0014]圖3是圖解制造1-TWG的工藝的圖。
[0015]圖4A是在襯底上形成的1-TWG的掃描電子顯微鏡(SEM)俯視圖；
[0016]圖4B圖解了 1-TWG薄膜堆棧的橫截面圖和俯視圖；
[0017]圖4C圖解了具有光敏抗蝕劑圖案沉積在其上的1-TWG薄膜堆棧的橫截面圖和俯視圖；
[0018]圖4D圖解了光刻術(shù)圖案形成工藝和反應(yīng)離子蝕刻(RIE)圖案形成工藝之后的1-TWG薄膜堆棧的橫截面圖和俯視圖；
[0019]圖4E圖解了光敏抗蝕劑去除工藝之后的1-TWG薄膜堆棧的橫截面圖和俯視圖；
[0020]圖4F圖解了第二 RIE圖案形成工藝之后的1-TWG薄膜堆棧的橫截面圖；
[0021]圖4G圖解了第三RIE圖案形成工藝之后的1-TWG薄膜堆棧的橫截面圖和俯視圖；
[0022]圖4H圖解了包層再填充工藝之后的1-TWG薄膜堆棧的橫截面圖和俯視圖；
[0023]圖41圖解了光刻術(shù)圖案形成工藝步驟和第四RIE圖案形成工藝之后的1-TWG薄膜堆棧的橫截面圖和俯視圖；
[0024]圖4J圖解了平面化工藝之后的1-TWG薄膜堆棧的橫截面圖和俯視圖；
[0025]圖4K圖解了硬掩模去除工藝之后的1-TWG薄膜堆棧的橫截面圖和俯視圖；
[0026]圖5A是作為制造1-TWG的工藝的一部分的1-TWG光敏抗蝕劑圖案的SEM俯視圖圖像；
[0027]圖5B是作為制造1-TWG的工藝的一部分的1-TWG硬掩模I (HMl)層圖案的SEM俯視圖圖像；
[0028]圖5C是作為制造1-TWG的工藝的一部分的1-TWG硬掩模2 (HM2)層圖案的SEM俯視圖圖像；
[0029]圖是1-TWG最終圖案的SEM俯視圖圖像；
[0030]圖6A是反應(yīng)離子蝕刻(RIE)工藝之后的1-TWG定向耦合器位點的透射電子顯微鏡(TEM)圖像；
[0031]圖6B是S12再填充工藝之后的1-TWG定向耦合器位點的SEM圖像；
[0032]圖6C是波導(dǎo)蝕刻(WGE)工藝之后的1-TWG錐形位點的SEM圖像；
[0033]圖6D是化學(xué)機械平面化(CMP)工藝之后的1-TWG定向耦合器位點的SEM圖像。
【具體實施方式】
[0034]在以下描述中，闡述許多具體細節(jié)以提供本公開的各種實施方式的全面的理解。然而，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員顯而易見的是這些具體細節(jié)不需要被采用來實踐本公開的各種實施方式。在其它情況中，沒有詳細描述眾所周知的部件或方法以避免使本公開的各種實施方式不必要地模糊。
[0035]如本文所公開的，制造波導(dǎo)管的工藝包括沉積薄膜堆棧，其中所述薄膜堆棧包括第一硬掩模層、第二硬掩模層、第一包層、芯層和第二包層。一些實施方式包括在光敏抗蝕劑層中限定第一圖案，轉(zhuǎn)移所述第一圖案至第一硬掩模層，以及去除光敏抗蝕劑層。一些實施方式也可包括形成從第一硬掩模層中的第一圖案圖案化的在第二硬掩模層中的第二圖案，并且轉(zhuǎn)移所述第二圖案至芯層。一些實施方式也可包括使波導(dǎo)管的頂表面平面化。在一些實例中，芯層沉積在第二包層上，第一包層沉積在芯層上，第二硬掩模層沉積在第一包層上，并且第一硬掩模層沉積在第二硬掩模層上。進一步，在本公開的一些實例中，第一硬掩模層包含Ta2O5,第二硬掩模層包含Cr，第一包層包含S12,芯層包含Ta2O5,并且第二包層包含Si02。公開的沉積和去除工藝可包括反應(yīng)離子蝕刻、深紫外光刻、化學(xué)機械平面化以及其它本領(lǐng)域中已知的光刻和制造工藝。
[0036]圖1圖解了熱輔助磁記錄介質(zhì)(HAMR)中使用的實例干涉測量錐形波導(dǎo)管(1-TffG)。HAMR設(shè)備包括機械地結(jié)合至滑塊150和1-TWG的激光器100。圖1圖解了結(jié)合至模式轉(zhuǎn)換器210的1-TWG 200的放大圖。1-TWG和模式轉(zhuǎn)換器結(jié)構(gòu)可在單一襯底上構(gòu)造，或者可以是在不同襯底上構(gòu)造的部件的集合。1-TWG的波導(dǎo)管結(jié)構(gòu)可以小于幾微米寬，但是也可以按比例放大至更大的尺寸，這取決于激光的波長。如本領(lǐng)域已知的，激光波長可被選擇用于將熱通過1-TWG有效地輸送至介質(zhì)表面。例如，可使用發(fā)射在375nm到830nm范圍的波長的激光二極管。選擇的激光二極管的類型僅影響1-TWG的設(shè)計至如此程度，即波導(dǎo)管的臨界尺寸可取決于使用的激光二極管的類型被最佳地選擇。近場傳感器250結(jié)合至1-TffG 200的與模式轉(zhuǎn)換