KR20020006576A - 열적으로 지원받으며, 기록 갭에 저항성 히터를 갖는헤드를 갖는 자성 레코딩 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 열적으로 지원받는 자성 레코딩 디스크 드라이브는, 박막 유도성 기록 헤드에 의해 기록 필드가 인가(apply)되면서, 디스크 상에서 자성 층의 작은 영역을 자신의 퀴리 온도 정도 또는 그 이상으로 가열함으로써 데이타를 기록한다. 상기 박막 유도성 기록 헤드는 기록 헤드의 폴 팁(pole tip)들 사이의 기록 갭(gap)에 위치하는 전기저항성 히터를 포함한다. 상기 저항성 히터는, 기록 헤드 폴 팁들 사이의 제1 스페이서(spacer) 층과 제2 스페이서 층 사이에 끼어있다. 평면에 수직적인 전류(current-perpendicular-to-the plain:CPP)의 실시예에서, 상기 스페이서 층은 전기전도성이고 폴 팁은 저항성 히터 재료 층에 대체로 수직 방향인 전류를 제공하는 전기적 단자로서의 기능을 한다. 평면적인 전류(current-in the plane:CIP)의 실시예에서, 스페이서 층은 절연성 재료로 형성되고, 전기적 단자는 스페이서 층들 사이의 필름의 일부로서 형성되며 저항성 히터의 각 측면에 접촉된다. 저항성 히터의 폭은 폴 팁의 폭보다 작다. 따라서, 저항성 히터에 의해 가열되는 디스크 상의 자성 층 영역만이 기록 헤드의 폴 팁에 의해 기록될 수 있기 때문에, 디스크 상의 데이타 트랙의 폭은, 기록 헤드 폴 팁의 기하학적 구조에 의해 결정되는 것이 아니라, 저항성 히터의 폭에 의해 결정된다.

Description

열적으로 지원받으며, 기록 갭에 저항성 히터를 갖는 헤드를 갖는 자성 레코딩 시스템{THERMALLY-ASSISTED MAGNETIC RECORDING SYSTEM WITH HEAD HAVING RESISTIVE HEATER IN WRITE GAP}
본 발명은 자성 디지탈 레코딩에 관한 것이고, 보다 상세하게는 자성 레코딩 층이 상승된 온도에 있는 동안 데이타가 기록되는 자성 레코딩 디스크 드라이브에 관한 것이다.
자성 레코딩 디스크 드라이브는 최소화된 박막(thin film) 유도성 기록 헤드를 사용하여 디지탈 정보를 저장한다. 기록 헤드는 회전 디스크 표면 상의 공기 박막에서 움직이기(ride on) 위해 공기 함유 표면(air-bearing surface:ABS)을 또한 갖는 슬라이더의 트레일링(trailing) 표면에 패터닝(patterning)된다. 기록 헤드는 자성 요크(yoke)의 폴(pole) 사이에 위치하는 박막 전기적 코일을 갖는 유도성 헤드이다. 기록 전류가 상기 코일에 인가될 때, 폴 팁은 디스크 상의 레코딩층을 두 개의 자성 상태(이진 데이타 비트) 중 하나로 자화시키는 갭을 통과하는 국부적인(localized) 자계를 제공한다.
디스크 상의 레코딩 층으로 사용하기 위한 자성 재료는, 자화된 데이타 비트가 정밀하게 기록되고 새로운 데이타 비트에 의해 기록될 때까지 자신의 자화 상태를 유지하기에 충분한 보자력(coercivity)을 갖도록 선택된다. 데이타 비트는 드라이브에 이진 정보를 저장하는 자화 상태의 시퀀스에 따라 기록되며, 레코딩된 정보는 레코딩된 데이타 비트에서 생성된 누설(stray) 자계를 감지하는 판독 헤드를 사용하여 다시 판독된다. 자기저항성(MR) 판독 헤드는, 거대 자기저항(giant magnetoresistance:GMR) 헤드의 스핀 밸브(spin-valve) 형태 및 보다 최근에 기술된 자성 터널 접합(magnetic tunnel junction:MTJ) 효과와 같은 거대 자기저항(GMR), 비등방성 자기저항(anisotropic magnetoresistance:AMR)에 기초하는 것들을 포함한다. 기록 헤드 및 판독 헤드는 둘다 슬라이더의 ABS에 의해 디스크 표면에 근접되어 있으며, 상기 디스크가 슬라이더 하부에서 회전함에 따라, 슬라이더가 디스크 표면 위에서 "비행(flies)"할 수 있도록 설계된다. 디스크의 데이타 밀도를 증가시키기 위해서 레코딩 비트 크기를 감소시키기 때문에, 종래의 박막 유도성 기록 헤드 및 기록 과정에서 몇 가지 문제점이 발생한다.
첫번째 문제점은 "초이상자화(superparamagnetic)" 효과이다. 자성 디스크 드라이브의 면적 데이타 밀도(디스크의 유닛 표면 영역에 레코딩될 수 있는 비트수)는, 데이타 비트가 너무 적어서 자화된 비트 내에서의 열적 교란(agitation)에 의해 용이하게 비자화(demagnetize)될 수 있는 점까지 접근하고 있다(이른바 "초이상자화" 효과). 이러한 문제점을 회피하는 종래의 접근방식은, 열적 안정성을 향상시키기 위해 디스크 상의 레코딩 층에서 자성 재료의 보자력 및 자기적 비등방성 을 증가시키는 것이다. 그러나 이러한 접근방식은, 헤드가 상기 높은 보자력의 매체에 기록할 수 있도록, 헤드의 기록 필드를 증가시키기 위한 높은 포화점을 갖는 재료로 구성되는 기록 헤드를 요구한다. 알려진 재료의 특성에 기초하면, 헤드의최대 기록 필드는 약 30%정도까지만 증가될 수 있고, 따라서 더 이상의 데이타 밀도의 증가는 극히 제한된다. 더우기, 보다 높은 면적 밀도에서 요구되는 증가된 데이타율은 기록 헤드에 사용되는 재료의 자성 특징이 최적화될 것을 요구하며, 사용에 적합한 재료가 매우 높은 포화점을 갖는 것으로 제한된다면 이러한 최적화는 매우 어려워진다.
두번째 문제점은 면적 데이타 밀도를 증가시키기 위한 좁은 트랙 폭과 관련된다. 트랙 폭이 좁아짐에 따라, 기록 헤드로부터의 트랙 모서리 누설(stray) 또는 주변(fringe) 필드에 의해 결정되는 트랙 폭의 일부는, 헤드 및 디스크 마찰(tribology)에 대한 공학적 어려움으로 인해 헤드와 디스크 사이의 간격(spacing)이 조절(scaling)될 수 없기 때문에 트랙 폭의 큰 부분으로 된다. 점차 더 많은 기록 트랙 폭이 불량 기록 모서리 영역으로 구성되기 때문에, 이것은 데이타의 품질을 저하시킨다. 더우기, 충분한 기록 필드를 제공하면서 트랙 폭을 감소시키기 위해서는, 기록 헤드 폴 팁 중 하나가 폴의 높이가 폭보다 훨씬 큰 기하학적 구조를 가져야 한다.
자성 매체의 보자력이 온도의존적임이 알려져있기 때문에, 하나의 해결책은 "열적으로 지원받는" 자성 레코딩("thermally assissted" magnetic recording:TAMR)이다. 기록 동작을 발생시킬 수 있을 정도로 낮지만 주변 온도에서 레코딩되는 비트의 열적 안전성을 유지하기에는 충분한 보자력을 위해, 기록되는 동안 매체의 자성 재료가 국부적으로 자신의 퀴리 온도 이상으로 가열된다. IBM Technical Disclosure Bulletin, Vol.40, No.10, October 1997,pp65-66 및 IBM의미국 특허 제 5,583,727호에 기술된 바와 같이, 보다 큰 빔을 사용하는 것 또는 국부적으로 가열하기 위해 자외선 램프를 사용하는 것을 포함하여, TAMR에의 몇 가지 접근방식이 제시되어 있다. 이러한 접근방식에서는, 전형적으로 가열되는 영역이 데이타 비트보다 넓으므로, 데이타 비트 크기가 여전히 기록 헤드의 크기에 의해 결정된다. 따라서, 상술된 첫번째 문제점이 TAMR 접근방식에 의해 해결되더라도, 성취가능한 트랙 폭에서의 감소를 기록 헤드의 기하학적 구조 및 주변 필드가 여전히 제한하기 때문에 두번째 문제점은 해결되지 않는다.
자기광학(magneto-optic:MO) 시스템 또는 TAMR 시스템에서 사용되는 기록/판독 헤드는 미국 특허 제 5,986,978호에 기술되어 있다. 상기 특허에서는, 채널 아래로 레이저 광 또는 열을 쪼여서 MO 또는 자성 매체에의 기록을 열적으로 돕기 위해, 폴에 인접하거나 기록 헤드의 갭 내에 위치하는 특별한 광학적 채널이 만들어진다. 이미지를 갖는 필름을 자화시키고 상기 이미지가 자성 잉크를 사용하는 용지로 전달되는 복사기에서 사용하기 위한 TAMR에 관련된 더욱 오랜된 기술이 역시 알려져 있다. 이러한 기술에서는, 미국 특허 제 4,520,409호에 기술된 바와 같이, 폴 피스가 필름에 일정한 바이어스 필드를 인가하면서, 링 형태의 헤드가 열 펄스를 필름에 전달(modulate)하기 위해 폴들 사이의 갭에서 저항성 히터를 사용한다. 필요한 것은, 트랙 폭이 기록 헤드 폴 팁의 기하학적 구조 또는 기록 헤드로부터의 가장자리 필드에 의해 결정되는 제약이 없이 좁은 트랙 폭의 형성을 가능케하는 TAMR 시스템용 기록 헤드이다.
본 발명은 열적으로 지원받는 자성 레코딩 디스크 드라이브에 관한 것으로, 상기 드라이브에서는 박막 유도성 기록 헤드가 기록 헤드의 폴 팁(pole tip)들 사이의 기록 갭(gap)에 위치한 전기적 저항 히터를 포함한다. 저항성 히터는, 기록 헤드 폴 팁들 사이의 제1 스페이서(spacer) 층과 제2 스페이서 층 사이에 끼어있다. 평면에 수직적인 전류(current-perpendicular-to-the plain:CPP)에 관한 한 실시예에서, 스페이서 층은 전기전도체이고 폴 팁은 저항성 히터 재료 층에 대체로 수직 방향인 전류를 제공하는 전기적 단자로서의 기능을 한다. 평면적인 전류(current-in the plane:CIP)에 관한 두번째 실시예에서, 스페이서 층은 절연성 재료로 형성되고, 전기적 단자는 스페이서 층들 사이의 필름의 일부로서 형성되며 저항성 히터의 각 측면에 접촉된다. 저항성 히터의 폭은 폴 팁의 폭보다 작다. 따라서, 저항성 히터에 의해 가열되는 디스크 상의 자성 층 영역만이 기록 헤드의 폴 팁에 의해 기록될 수 있으며, 디스크 상의 데이타 트랙의 폭은, 기록 헤드 폴 팁의 구조에 의해 결정되는 것이 아니라, 저항성 히터의 폭에 의해 결정된다.
후술될 상세한 설명 및 도면을 참조하면 본 발명의 특징 및 장점을 잘 이해할 수 있을 것이다.
도 1A-1B는 종래 기술에 의한 통합형 자기저항성 판독 헤드 및 유도성 기록 헤드 (상기 헤드는 도 1B에서 회전형 자기 레코딩 디스크 부분 옆에 도시되어 있음)의 단면도.
도 2A-2B는 기록 갭에서 저항성 히터를 통과하는 전류가 평면적(CIP)인 본 발명의 TAMR 기록 헤드의 단면도.
도 3은 기록 갭에서 저항성 히터를 형성하기 위한 리쏘그래픽(lithographic) 공정을 도시한 단면도.
도 4는 기록 코일로의 전기적 단자 및 CIP 저항성 히터의 개요를 도시하는 도 2A-2B에서 나타나는 TAMR 헤드의 평면도.
도 5A-5B는 기록 갭에서 저항성 히터를 통과하는 전류가 평면에 수직적(CPP)인 본 발명의 TAMR 기록 헤드의 단면도.
도 6은 기록 코일로의 전기적 단자 및 CPP 저항성 히터의 개요를 도시하는 도 5A-5B에서 나타나는 TAMR 헤드의 평면도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
ABS: 공기함유 표면 WG: 기록 갭
10: 디스크 11: 기록 층
12: 보호막 20: 저항성 히터
<종래의 기술>
도1A-1B는 종래 기술에 의한 통합형 자기저항성(magnetoresistive:MR) 판독 헤드 및 유도성 기록 헤드부을 도시하고 있다. 판독 성분 MR 및 유도성 기록 헤드는 요크(Y) 및 코일(C)를 포함한다(코일(C)의 단면이 도1B의 단면도에 도시되어 있음). 상기 통합된 헤드는 공기함유 슬라이더와 같은 헤드 캐리어의 트레일링 엔드(trailing end)에 장착된다. 도1A에 도시된 바와 같이, 판독 헤드는 자기저항 성분(MR)을 포함하고, 상기 성분은 제1 갭 층(G1) 및 제2 갭 층(G2) 사이에 위치하고, 상기 갭 층은 제1 보호층(S1) 및 제2 보호층(S2) 사이에 위치한다. 통합된 헤드에서, 판독 헤드의 제2 보호층(S2)는 기록 헤드(P1/S2)용 하부 폴 피스(P1)으로서의 기능을 한다. 도1A에 도시된 바와 같이, 기록 헤드 폴 팁은 슬라이더의 공기함유 표면(ABS)으로부터 볼 수 있고, 기록 헤드로부터의 자계는 폴(P1)과 폴(P2) 사이의 기록 갭(WG)에서 생성된다. 도1B는 ABS를 마주보면서 보호성 외막 아래에 위치하는 자성 레코딩층(11)을 갖는 디스크부(10)을 나타낸다. 기록 헤드에 의해 생성된 자계는, 데이타 비트를 기록하기 위해 자성층(11)의 보자력(coercivity)를 극복해야 한다. 기록 헤드의 필드 제한은 폴 피스(pole piece)를 구성하는 재료의 포화점에 의해 결정된다. 기록된 비트의 폭은 기록 헤드 폴 팁의 물리적 크기(폭(w) 및 높이(h)) 및 기록 헤드 폴 팁의 모서리(edge)에서 생성되는 누설 가장자리 필드의 양(도1A에 화살표로 도시됨)에 의해 결정되고, 폴 팁의 엔드부(end)와 디스크 상의 자성층(11) 사이의 공간(S)와 폴 사이의 갭(WG)에 의존한다.
<바람직한 실시예>
본 발명의 TAMR 시스템에서, 저항성 히터는 박막 자성 레코딩 기록 헤드 폴의 갭 속에 들어있다. 히터가 디스크에 근접되어 있으므로, 자성층은, 기록 헤드로부터의 자계에 노출되는 동안에는 냉각되고, 데이타 비트가 기록되는 동안에는 자성층 자신의 퀴리 온도 이상으로 가열될 수 있다. 디스크가 헤드 아래에서 회전하므로, 자성층은 냉각되어 자계의 신호를 보존한다. 이러한 접근방식에서는 두 가지의 레코딩 방법이 가능하다: 1) 전 기록 프로세스 동안 히터가 가동되고, 히터로부터 매체가 멀어짐에 따른 자성층의 냉각이 데이타 비트의 위치를 결정하고, 데이타 비트의 극성은 냉각 시의 기록 헤드 필드에 의해 결정되며, 2) 히터가 데이타 비트의 개별위치(islands)를 기록하기 위해 가동 및 중지되고, 자성 상태의 극성은 기록 헤드에 의한 자계의 극성에 의해 결정된다.
기록된 트랙의 모서리는 저항성 히터 및 자성층에서의 열 확산에 의해 결정되기 때문에, 트랙의 폭은 저항성 히터의 폭에 의해 결정된다. 따라서, 폴 팁(P2)의 폭(w)는 더이상 트랙폭을 제어하지 않기 때문에, 높은 종횡비(aspect ratio)의 폴 팁(P2)를 제조하는 문제점은 결과적으로 경감된다. 또한, 기록 헤드로부터 요구되는 자계가 비교적 작기(예를 들면 500 Oe 이하) 때문에, 기록 헤드용 자성 재료는 단지 포화점에 기초하기보다는 데이타율 수행능력에 기초하여 선택될 수 있다. 기록되는 자화의 방향은, 사용되는 자성층의 형태 및 기록 폴 갭 내의 저항성 히터의 위치에 따라, 평면적(종래의 수평적 레코딩) 또는 비평면적(수직적 레코딩)일 수 있다.
도2A 및 도2B에는, 수평적 레코딩을 위한 TMAR 헤드의 실시예가 도시되어 있다. 저항성 히터(20)은 기록 폴(P2, P1)의 중앙에서 대칭적으로 이격되도록 위치하여, 폴이 자성층에서 수평 필드를 최대로, 수직 성분을 0에 가까운 매우 적은 값으로 생성하도록 한다. 수직적 레코딩을 위해서는, 히터는 폴들중 어느 하나에 보다 가깝게 비대칭적으로 위치하고, 이에 따른 수직 및 수평 필드의 양이 자성 층에 제공되며, 자성 층의 수직적 비등방성에 의해 데이타는 수직방향으로 기록될 것이다. 기록된 데이타는, MR 판독 헤드와 같은 종래의 판독 헤드 기술을 사용하여 다시 판독된다.
도2A 및 도2B에서, 전도성 필름(23)에 위치한 저항성 히터(20)를 통과하는 전류의 방향을 표시하는 화살표(22)에 의해 도시된 바와 같이, 저항 또는 저항성 히터(20)이 수평적 전류(CIP) 기하학적 구조로 구축된다.
자계가 크게 요구되지 않기 때문에, 기록 폴(P1, P2)는 종래의 레코딩에서보다 훨씬 크게 분리될 수 있다. 또한, 예를 들면 80/20 퍼멀로이(permalloy) 등의 다양한 자성 재료가 폴 제조에 사용될 수 있다. 트랙 폭은 주로 저항성 히터(20)의 폭(wR)에 의해 결정되기 때문에, 자성 폴(P2,P1)은 저항성 히터(20)의 폭(wR)보다 넓은 폭(w)를 가질 수 있고, 따라서 낮은 면적 밀도의 기록 헤드 제조 기술이 사용될 수 있다. CPI 기하학적 구조에서, 기록 폴 사이의 기록 갭(WG)의 재료는 두개의 스페이서 필름(I1,I2) 사이에 끼어있는 저항성 히터(20)을 포함하는 패터닝된 유도성 필름(23)을 포함하며, 상기 스페이서 필름은 CIP 기하학적 구조에서 전기적 절연 및 양호한 열전도성 재료(예를 들면 알루미나(alumina:Al2O3), 알루미늄 질화물, 다이아몬드형 탄소)로 형성된 유전성 필름이다. 필름(23)은 저항성 히터(20)이 위치하는 중앙 영역을 포함하는 전도체이고, 양호한 전기적, 열적 전도체이다. 저항성 히터(20)은 필름(23)의 비중심(non-central) 영역(히터(20)에 대한 전기 단자로서의 기능을 하는 히터(20) 양 측면의 영역)보다 높은 전기 저항을 갖는 재료로 만들어진다. 히터(20)은, 다이아몬드형 탄소, 탄탈륨(Ta), 티타늄(Ti) 또는 NiCr과 같은 낮은 열 전도도를 갖는 전기전도 재료로 형성될 수 있다. 기록 헤드의 선형적인 열적 정밀도(resolution)는 저항성 히터(20)과 전기적 절연 필름(I1, I2) 사이의 온도 강하의 날카로움에 의해 결정된다. 따라서, 전기적 절연 필름(I1, I2)의 열 전도도는 전기 절연 특성을 유지하면서 가능한한 높아야 한다.
CIP 저항(20)은 종래의 자기저항성 판독 헤드를 제조하는 것과 유사한 공정에 의해 제조된다. 도3에서, 히터를 자성 기록 폴(P1)으로부터 전기적으로 절연시키는 (I1)층 위로 저항성 히터 재료의 필름이 전면적으로 증착됨으로써 제1 저항성 히터(20)이 형성된다. 다음으로, 길고 좁으며 그 폭이 히터 트랙 폭을 정의하는 스트립을 형성하기 위해 히터 재료(20) 위로 종래의 바이레이어(bilayer) 포토레지스트(30)이 증착되고 패터닝된다. 다음으로, 포토레지스트(30)을 마스크로 사용하여 히터(20)의 양측에서 저항성 필름 재료의 비중심 영역이 제거된다(subtractive removal). 이러한 제거는 종래의 이온 밀링(ion milling)을 사용하여 이루어질 수 있다. 다음으로, 전도성 단자 재료(23)의 전도성 필름이 포토레지스트(30)위로 증착된다. 이것은, 필름(23)이 히터(20)의 모서리를 중첩시키고 히터를 동작시키는 전류를 공급하도록 해준다. 바이레이어 포토레지스트(30)을 제거한 후, 양호하게는 사각형으로 히터(20)의 전, 후면 영역이 결정되도록 추가적인 바이레이어 포토레지스트 공정이 수행된다. 그러나, 전도성 재료의 측면적 제거 이후에 전도성 필름이 재증착되는 트랙 폭 결정 공정과는 달리, 절연 필름은, 히터용 입력 및 출력 단자를 전기적으로 절연시기키기 위한 전후방 영역의 이온 밀링 이후에 증착된다. 제2바이레이어 포토레지스트를 제거한 후, 기록 헤드의 자성 폴(P2)로부터 히터를 전기적으로 절연시키기 위해 히터(20) 및 필름(23) 위로 절연층(12)가 증착된다. 또한 도3은 종래의 기록 헤드보다 뛰어난 본 발명의 TAMR 기록 헤드의 잇점을 보여준다.
상기 트랙폭을 결정하는 공정(저항성 히터(20)의 형성)이 낮은 종횡비(예를 들면 4:1 이하)로 만들어질 수 있기 때문에, 상기 기록 트랙 폭은, 높은 면적 밀도를 위해 10:1(도1A에서 P2의 h/w) 이상의 종횡비의 기록 헤드가 요구되는 종래의 자성 레코딩에서보다 매우 크게 확장될 수 있다.
도4에는 CIP TAMR 기록 헤드용 전기 단자의 배치를 도시하는 상부 평면도가 나타나 있다. 4개의 단자가 필요한데, 단자(40, 42)는 요크(Y)를 관통하는 기록 코일(C)용이고, 단자(50, 52)는 필름(23)에 있는 CIP 저항성 히터(20)용이다. 그러나, 기록 코일(C) 및 요크(Y) 겸용 공통 접지를 사용함으로써 상기 4개의 단자중 하나가 제거될 수 있다.
도5A-5B에는 TAMR 기록 헤드의 실시예가 도시되어 있는데, 여기서 저항성 히터(20')로의 전류는 저항성 필름의 평면에 수직적(perpendicular-to-the plane:CPP)이다. 기록 폴(P2, P1)은 저항성 히터(20')로 전류를 전달한다. 상기 두개의 자성 필름(P2 및 P1)을 전기적 단자로 사용하기 위해, 도5B에 도시된 바와 같이 필름(P2 및 P1)이 기록 헤드 요크(Y)의 후방에서 얇은 유전성 필름에 의해 전기적으로 분리되어 있다. 후방 갭에서 중첩되는 영역은 전방 폴 팁 영역에서의 중첩 영역보다 훨씬 크게 만들어질 수 있으므로, 이러한 분리는 기록 헤드의 자성 능률을 약간 저하시킬 뿐이다. 후방 갭에서 기인하는 전기적 분로 용량(shunt capacitance)은 무시할 수 있다. CPP 기하학적 구조에서, 기록 폴(P2 및 P1) 사이의 기록 갭(WG)용 재료는 폴(P2 및 P1)으로부터의 전류에 대한 전기적 단자로서의 기능을 하는 두개의 스페이서 필름(L1 및 L2) 사이에 끼어있는 패터닝된 저항성 필름(27)을 포함한다. 단자용 필름(L1 및 L2)는 로듐 또는 금으로 구성될 수 있다. 히터(20')를 포함하는 필름은, (P2)에서 (P1)으로의 전류가 필름(27)의 저항성 히터(20') 부분을 거쳐갈 수 있도록 다이아몬드형 탄소 또는 알루미늄 질화물(AIN)과 같은 아주 양호한 절연물로 구성될 수 있다. 저항성 히터(20')는 CIP 저항(도3 참조)의 제조시 사용되는 공정과 같은 공정에 의해 제조된다. CIP 기하학적 구조에서 저항성 히터(20')는 자신의 모서리에서 필름(23)의 비중심 영역과 접촉하기 때문에(도2A 참조), CPP 기하학적 구조에서는 단자(P2, P1)와 저항성 히터(20') 사이의 전기적 접속 영역이 CIP 기하학적 구조에서의 영역보다 크다. 따라서, 접촉 저항 및 접합의 안정성이 CPP 기하학적 구조에서 더 양호하다. CPP 실시예의 다른 잇점은, 양호한 전기전도성과 열전도성을 갖는 단자 재료의 사용이 용이하여 저항성 히터(20')에서 양호한 열적 경도(gradients)가 생성될 수 있다는 점이다. CPP 기하학적 구조를 사용하는 TAMR 기록 헤드용 전기 단자 배치는 도6에 도시되어 있다. 단자(50')는 폴 팁P1과 연결된다. CIP 및 CPP TMAR 기록 헤드의 구조에 대한 전형적인 크기, 저항, 예상 면적 데이타 밀도가 표1에 나타나 있다.
<표1>
저항트랙폭(nm) 저항스트립높이(nm) 저항두께(nm) 기록갭(nm) CPP저항(ohms) CPP 접합영역(nm2) CIP저항(ohms) CIP 접합영역(nm2) 밀도(Gb/m2)
200 200 100 300 1.25 40000 5.0 20000 32
100 100 50 300 2.50 10000 10.0 5000 129
50 50 25 300 5.0 2500 20.0 1250 516
10 10 5 300 25 100 100 50 12900
CIP 및 CPP 저항성 히터는 모두, 현재의 레코딩 헤드 공정 기술과 유사하고 호환성이 있는 박막 웨이퍼 공정을 사용하여 제조될 수 있으며, 따라서 저렴하게 구현될 수 있다. 디스크 상의 자성 층에 대한 적당한 열처리 및 디스크로부터 단지 5-10mm 떨어진 헤드에 의해, 양호한 열 에너지 전달 효율이 기대된다. 10nm × 10nm인 디스크 표면 영역을 200℃로 올리는데 필요한 30㎼(microwatt)의 에너지는 500-600℃로 가열된 필드 근방 열 결합(near-field thermal coupling)에서 얻을 수 있다. CIP 및 CPP TMAR 기록 헤드의 열 반응 시간은 둘다 100ps(picosecond) 이하이다.
본 발명이 바람직한 실시예를 참조하여 제시되었지만, 본 발명의 개념 및 범위 내에서 다양한 응용이 가능하다는 것을 당업자라면 알 수 있을 것이다. 본 발명은 오직 청구범위에 의해서만 제한된다.
박막 유도성 기록 헤드에 의해 자계가 구성되면서, 기록 헤드 디스크 상에서 자성 층의 작은 영역을 자신의 퀴리 온도 이상으로 가열함으로써 열적으로 지원받는 자성 레코딩 디스크 드라이브 데이타가 제공된다. 평면에 수직적인 전류(current-perpendicular-to-the plain:CPP)의 실시예에서, 스페이서 층은 전기전도체이고 폴 팁은 저항성 히터 재료 층에 대체로 수직 방향인 전류를 제공하는 전기적 단자로서의 기능을 한다. 평면적인 전류(current-in the plane:CIP)의 실시예에서, 스페이서 층은 절연성 재료로 형성되고, 전기적 단자는 스페이서 층들 사이의 필름의 일부로서 형성되며 저항성 히터의 각 측면에 접촉된다. 저항성 히터의 폭은 폴 팁의 폭보다 작다. 따라서, 저항성 히터에 의해 가열되는 디스크 상의 자성 층 영역만이 기록 헤드의 폴 팁에 의해 기록될 수 있으며, 디스크 상의 데이타 트랙의 폭은, 기록 헤드 폴 팁의 구조에 의해 결정되는 것이 아니라, 저항성 히터의 폭에 의해 결정된다.

Claims (16)

  1. 기록 갭(gap)에 의해 분리된 기록 폴(pole) 쌍 및 박막(thin film) 유도성 코일을 가지며 열적으로 지원받는 자성 레코딩 박막 유도성 기록 헤드에 있어서, 상기 헤드는 상기 갭에서 전기적 저항성 히터를 포함하는 자성 레코딩 박막 유도성 기록 헤드.
  2. 제1항에 있어서, 상기 갭에서 제1 및 제2 전기적 단자를 더 포함하며 상기 히터에 연결되는 자성 레코딩 박막 유도성 기록 헤드.
  3. 제2항에 있어서, 상기 갭에서 제1 전기적 절연 스페이서(spacer) 층을 더 포함하고 상기 히터로부터 상기 폴들중 첫번째 폴을 분리시키며, 상기 갭에서 제2 전기적 절연 스페이서 층을 더 포함하고 상기 히터로부터 나머지 폴을 분리시키는 자성 레코딩 박막 유도성 기록 헤드.
  4. 열적으로 지원받는 자성 레코딩용 박막 기록 헤드에 있어서,
    기판과,
    기판 상의 자성 요크－상기 요크는 제1 및 제2 폴 피스(piece)를 포함하고, 각각의 폴 피스는 폴 팁(tip)을 가지며, 상기 폴 팁은 갭을 결정하기 위해 공간적으로 분리되어 있음－와,
    상기 제1 폴 팁에 인접하여 상기 갭 내에 위치하는 제1 스페이서 층과,
    상기 제2 폴 팁에 인접하여 상기 갭 내에 위치하는 제2 스페이서 층과,
    상기 갭에서 상기 제1 스페이서 층과 제2 스페이서 층 사이에 위치하며, 전류가 전도성 층에 인가될 때 열을 생성시키기 위해 더높은 전기적 저항 영역을 갖는 전기적 전도성 재료 층과,
    상기 폴 팁들을 가로지르는 자계를 생성하기 위한 요크 내에 위치한 코일 층
    을 포함하는 자성 레코딩용 박막 기록 헤드.
  5. 제4항에 있어서, 상기 기판은 공기함유(air-bearing) 슬라이더의 트레일링 표면인 자성 레코딩용 박막 기록 헤드.
  6. 제4항에 있어서, 상기 기판 상에서 자기저항성(magnetoresistive) 판독 성분을 더 포함하는 자성 레코딩용 박막 기록 헤드.
  7. 제6항에 있어서, 상기 자기저항성 판독 성분은 상기 기판과 상기 기록 헤드의 자성 요크 사이에 위치하며 상기 기판과 상기 판독 성분 사이에 위치한 제1 보호 층(shield layer)을 포함하는 자성 레코딩용 박막 기록 헤드.
  8. 제4항에 있어서, 상기 더높은 전기 저항 영역의 폭은 상기 폴 팁 표면 및 상기 기판 표면 모두에 평행한 선을 따라 측정되는 상기 제2 폴 팁의 폭보다 작은 자성 레코딩용 박막 기록 헤드.
  9. 제4항에 있어서, 상기 더높은 전기 저항 영역을 가열하기 위한 전류를 공급하기 위해 상기 갭에서 상기 제1 스페이서 층과 제2 스페이서 층 사이에 위치하는 상기 전기 전도성 재료 층에 연결되는 제1 전기적 단자 및 제2 전기적 단자를 더 포함하는 자성 레코딩용 박막 기록 헤드.
  10. 제9항에 있어서, 상기 제1 스페이서 층과 제2 스페이서 층은 전기 전도 재료로 형성되고, 상기 제1 폴 피스 및 제2 폴 피스는 상기 제1 단자 및 제2 단자를 포함하며, 이를 통해 폴 피스 중 하나를 통과하는 전류가 상기 제1 스페이서 층과 제2 스페이서 층 사이에 위치하는 상기 전기 전도성 재료 층의 평면에 대해 대체로 수직인(generally perpendicular to the plane) 상기 스페이서 층 중 하나를 통해 흐르는 자성 레코딩용 박막 기록 헤드.
  11. 제9항에 있어서, 상기 제1 및 제2 스페이서 층은 전기적 절연 재료로 형성되는 자성 레코딩용 박막 기록 헤드.
  12. 자성 레코딩 디스크 드라이브에 있어서,
    기판 및 상기 기판 상의 자성 레코딩 층을 포함하는 회전형 자성 레코딩 디스크와,
    디스크와 마주보는(disk-facing) 표면 및 트레일링 표면을 갖고 디스크에 근접해서 유지되는 슬라이더와,
    상기 슬라이더의 상기 트레일링 표면에서 형성되는 열적으로 지원받는 자성 기록 헤드를 포함하며,
    상기 자성 기록 헤드는,
    제1 및 제2 폴 피스－각각의 폴 피스는 디스크와 마주보는 폴 팁(tip)을 가지며, 상기 폴 팁은 기록 갭을 결정하기 위해 공간적으로 분리되어 있음－를 갖는 자성 요크와,
    상기 제1 폴 팁에 인접하여 상기 갭 내에 위치하는 제1 스페이서 층과,
    상기 제2 폴 팁에 인접하여 상기 갭 내에 위치하는 제2 스페이서 층과,
    전류가 저항성 히터에 인가될 때 상기 디스크 상의 자성 레코딩 층을 가열하기 위해 상기 기록 갭에서 상기 제1 스페이서 층과 제2 스페이서 층 사이에 위치하는 전기적 전도성 재료의 저항성 히터 층과,
    기록 전류가 상기 코일에 인가될 때 상기 폴 팁을 가로질러 상기 디스크 상의 가열된 자성 레코딩 층에 자계를 생성하기 위한 상기 요크 내의 코일 층을 포함하는
    자성 레코딩 디스크 드라이브.
  13. 제12항에 있어서, 상기 저항성 히터 층에 전류를 공급하기 위한 전기적 단자를 더 포함하는 자성 레코딩 디스크 드라이브.
  14. 제13항에 있어서, 상기 전기적 단자가 제1 스페이서 층과 제2 스페이서 층 사이의 상기 기록 갭에 위치함으로써, 전류가 대체로 상기 저항성 히터 층의 평면으로지나가는 자성 레코딩 디스크 드라이브.
  15. 제12항에 있어서, 상기 스페이서 층은 전기적 전도성이고 상기 폴 피스는 상기 스페이서 층을 거쳐 상기 저항성 히터 층에 대체로 수직인 전류를 공급하기 위한 상기 전기적 단자를 포함하는 자성 레코딩 디스크 드라이브.
  16. 제12항에 있어서, 상기 저항성 히터 층의 폭은 상기 폴 팁 표면 및 상기 슬라이더의 상기 트레일링 표면 모두에 평행한 선을 따라 측정되는 상기 제2 폴 팁의 폭보다 작은 자성 레코딩 디스크 드라이브.
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