JP4724060B2 - 磁気ディスク装置 - Google Patents

Description

本発明は磁気ディスク装置に関し、特にビットパターンド媒体を用いた磁気ディスク装置に関する。

現行の磁気ディスク装置（ハードディスクドライブ）においては、ビットは磁気ヘッドにより記録層に書き込まれている。このような磁気ディスクでは、隣接トラック間の干渉や熱揺らぎ耐性の問題が大きくなってきている。

これに対して、磁性体を互いに分断され配列された磁性ドットの形態に加工し、１つの磁性ドットを１ビットとして用いるビットパターンド媒体が提案されている。こうしたビットパターンド媒体は、隣接トラック間の干渉や熱揺らぎ耐性の問題を解消できると期待されている。

現行の磁気ディスクにおいて、磁気ヘッドによって書き込まれる１ビットのアスペクト比は４〜７程度であり、１ビットはダウントラック方向に比べてクロストラック方向に細長い形状になっている。このようなビットパターンにおいて、ビットアスペクト比を４、ビットピッチを２５ｎｍとし、ダウントラック方向におけるビットと非記録領域との長さの比を２：１とすると、ビット間の距離は約８ｎｍとなる。

しかし、現行の磁気ディスクと同等のビットパターンを有するビットパターンド媒体を製造しようとしても、高アスペクト比の磁性ドットを加工することは非常に困難であり、現実的ではない。

そこで、自己組織配列材料などを用いて、磁性ドットがダウントラック方向に配列して磁性ドット列を形成し、隣接する磁性ドット列に含まれる磁性ドットが１／２ピッチずつずれたビットパターンド媒体が提案されている。また、複数の磁性ドット列を１トラックとして、複数の磁性ドット列に含まれる磁性ドットに順次記録再生を行うことが提案されている（特許文献１参照）。

このようなビットパターンド媒体では、現行の磁気ディスクと同様に記録再生ができるので、高アスペクト比の磁性ドットを加工する必要はなく、磁性ドット間の間隔も十分取ることができる。

しかし、このビットパターンド媒体では、隣接する磁性ドット列に含まれる磁性ドットのずれ量が１／２ピッチに固定されているので、ヘッドが磁気ディスクの内周側または外周側にアクセスするときに発生するスキュー角に対応できないという問題がある。
特開２００２−２７９６１６号公報

本発明の目的は、ビットパターンド媒体を含み、ヘッドのスキュー角の変動にも対応できる磁気ディスク装置を提供することにある。

本発明の実施形態に係る磁気ディスク装置は、磁性ドットがダウントラック方向に等間隔で配列して磁性ドット列を多数含む磁気ディスクと、隣接する複数の磁性ドット列を１トラックとし、１トラック内の複数の磁性ドット列に含まれる磁性ドットに順次記録再生を行う記録再生ヘッドとを有し、前記磁気ディスクの１トラック内の複数の磁性ドット列に含まれる磁性ドットは、前記記録再生ヘッドによって順次１つずつアクセスされるように、前記記録再生ヘッドと記録トラックとの間に生じるスキュー角に応じて、ダウントラック方向にずらして配置されていることを特徴とする。

本発明の実施形態に係る磁気ディスク装置において、前記磁気ディスクは、Ｎ列の磁性ドット列が１トラックとして用いられ、当該トラック内の隣接する磁性ドット列の間隔をＰとした時にＮＰで規定されるトラック幅をＴ、スキュー角がゼロのときのビットピッチをＢ、スキュー角をθとしたとき、各磁性ドット列に含まれる磁性ドットはダウントラック方向にＮＢのピッチで配列され、１トラック内のｎ列目（ｎは０からＮ−１までの整数）の磁性ドット列に含まれる磁性ドットは、１トラック内の０列目の磁性ドット列に含まれる磁性ドットに対して、ダウントラック方向にＢ−（Ｔｎ／Ｎ）ｔａｎθだけずれて配置されている。

本発明の実施形態に係る磁気ディスク装置によれば、加工しやすい低アスペクト比の磁性ドットを有するビットパターンド媒体を含み、１トラックの記録再生時のアスペクト比は大きく取ることができ、ヘッドのスキュー角の変動にも対応できる。

図１に、本発明の実施形態に係る磁気ディスク装置（ハードディスクドライブ）の斜視図を示す。この磁気記録再生装置は、筐体５０の内部に、磁気ディスク５１と、磁気ヘッドを含むヘッドスライダ５６と、ヘッドスライダ５６を支持するヘッドサスペンションアッセンブリ（サスペンション５５とアクチュエータアーム５４）と、ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）５７と、回路基板とを備える。

磁気ディスク（ディスクリートトラック媒体）５１はスピンドルモータ５２に取り付けられて回転され、垂直磁気記録方式により各種のディジタルデータが記録される。ヘッドスライダ５６に組み込まれている磁気ヘッドはいわゆる複合型ヘッドであり、単磁極構造のライトヘッドと、シールド型ＭＲ再生素子（ＧＭＲ膜、ＴＭＲ膜など）を用いたリードヘッドとを含む。アクチュエータアーム５４の一端にサスペンション５５が保持され、サスペンション５５によってヘッドスライダ５６を磁気ディスク５１の記録面に対向するように支持する。アクチュエータアーム５４はピボット５３に取り付けられる。アクチュエータアーム５４の他端にはボイスコイルモータ（ＶＣＭ）５７が設けられている。ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）５７によってヘッドサスペンションアッセンブリを駆動して、磁気ヘッドを磁気ディスク５１の任意の半径位置に位置決めする。回路基板はヘッドＩＣを備え、ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）の駆動信号、および磁気ヘッドによる読み書きを制御するための制御信号などを生成する。

図２（Ａ）および（Ｂ）を参照して、図１の磁気ディスク装置におけるスキュー角を説明する。図２（Ａ）は、図１の磁気ディスク装置における、磁気ディスク５１と、アクチュエータアーム５４およびヘッドスライダ５６との位置関係を示す平面図である。アクチュエータアーム５４はボイスコイルモータによって駆動され、磁気ディスク５１の径方向に円弧をなすように移動する。図２（Ｂ）に示すように、たとえばヘッドスライダ５６が
磁気ディスク５１の外周部上に移動すると、ヘッドスライダ５６は記録トラックに対して傾いて配置される。この際、スキュー角θとは、再生ヘッドの長辺の方向とクロストラック方向との間に形成される角度である。

図３に、現行の磁気ディスクに記録されるビットの形状を模式的に示す。図３には２列のビットパターンを示しており、１列に含まれるビット１１は、ビットアスペクト比４、ビットピッチ２５ｎｍで記録されている。この場合、ダウントラック方向における、ビット１１と非記録領域との比率を２：１としようとすると、隣接するビット１１間の間隔は約８ｎｍとなる。これと同様な形態のビットを、磁性層を加工して磁性ドットとして形成するのは困難である。

図４（Ａ）および（Ｂ）は、本発明の実施形態に係る磁気ディスクに形成されている磁性ドット２１を示す平面図である。この磁気ディスクでは、Ｎ＝２列の磁性ドット列を１トラックとして用いる。図４（Ａ）はスキュー角がゼロの領域における磁性ドット、図４（Ｂ）はスキュー角がθの領域における磁性ドットを示している。

図４（Ａ）に示すように、当該トラック内の隣接する磁性ドット列の間隔をＰとした時にＮＰで規定されるトラック幅をＴ、スキュー角がゼロのときのビットピッチをＢとする。各磁性ドット列に含まれる磁性ドット２１はダウントラック方向にＮＢというピッチで配列されている。このとき、現行の磁気ディスクと同様に、ビットピッチ２５ｎｍ、ダウントラック方向の磁性体と非磁性体との比率を２：１にしようとすると、磁性ドット２１間の間隔を従来のＮ倍、すなわちＮ＝２のときには２倍の１６ｎｍとすることができる。

本発明の実施形態に係る磁気ディスクでは、図４（Ｂ）に示すようにヘッド３１のスキュー角がθである領域において、１つのトラック内で隣接する磁性ドット列に含まれる磁性ドット２１どうしのダウントラック方向のずれ量が、スキュー角θに応じて調整されている。具体的には、１トラック内のｎ列目（ｎは０からＮ−１までの整数）の磁性ドット列に含まれる磁性ドットは、１トラック内の０列目の磁性ドット列に含まれる磁性ドットに対して、ダウントラック方向にΔＢ＝Ｂ−（Ｔｎ／Ｎ）ｔａｎθだけずれて配置されている。

このように１つのトラック内で隣接する磁性ドット列に含まれる磁性ドット２１どうしのダウントラック方向のずれ量がスキュー角θに応じて調整されていると、図４（Ｂ）に示すように２列の磁性ドット列に含まれる磁性ドット２１が交互にヘッド３１によって順次アクセスされる。この結果、１トラック内での記録再生時に高ビットアスペクト比を取るのと等価な動作が可能になる。

図５は、本発明の他の実施形態に係る磁気ディスクに形成されている磁性ドット２１を示す平面図である。この磁気ディスクでは、Ｎ＝３列の磁性ドット列を１トラックとして用いる。この例でも、１つのトラック内で隣接する磁性ドット列に含まれる磁性ドット２１どうしのダウントラック方向のずれ量が、スキュー角θに応じて調整されている。

なお、図４および図５のいずれでも、１トラック内の磁性ドット列間の間隔が、隣接するトラック間の間隔よりも狭いことが好ましい。

次に、本発明の実施形態に係る磁気ディスクの製造プロセスを簡単に説明する。磁気ディスクの製造プロセスは、転写工程、磁性体加工工程、仕上げ工程からなる。ここでは、転写工程に使用されるパターンのテンプレートとして用いられるスタンパの製造から説明する。

スタンパの製造工程は、パターン描画、現像、電鋳、仕上げに細分化される。パターン描画では、原盤上にレジストを塗布し、原盤回転型の電子線露光装置を用いて、磁気ディスクにおいて非磁性体が形成される部位を、内周から外周まで露光描画する。これを現像した後、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）などによる処理を行い、レジストの凹凸パターンを有する原盤を形成する。この原盤上にＮｉ薄膜を成膜して導電化処理し、Ｎｉを電鋳した後に剥離し、最後に内径／外径を打ち抜き加工することにより、Ｎｉ製のスタンパを形成する。このスタンパでは、磁気ディスクにおいて非磁性体が形成される部位が凸部として形成されている。このスタンパを用いて、ビットパターンド媒体を製造する。

転写工程では、両面同時転写型のインプリント装置を用い、インプリントリソグラフィー法によりスタンパのパターンを転写する。具体的には、垂直記録用ディスクの両表面にレジストとしてスピンオングラス（ＳＯＧ）を塗布し、中央孔でチャッキングし、裏面用、表面用に準備した２種スタンパで挟み込み、全面を均等に押圧し、レジスト表面にスタンパの凹凸を転写する。この転写工程により、磁気ディスクにおいて非磁性体が形成される部位が、レジストの凹部として形成される。

磁性体加工工程では、レジストの凹部に残存するレジスト残渣を除去し、非磁性体を形成する部位の磁性体表面を露出させる。この段階では、磁性層を残す部位の上にＳｉＯ₂が凸部として形成された状態になる。次いで、ＳｉＯ₂をマスクとしてイオンミリングすることにより、ＳｉＯ₂間の凹部で露出している磁性層を除去し、所望のパターンの磁性ドットを加工する。さらに、ＳｉＯ₂を十分な厚さとなるようにスパッタする。このＳｉＯ₂を磁性層の表面までエッチバックして、凹部を非磁性体で埋め込んで平坦化する。

最後の仕上げ工程では、研磨仕上げにより表面の平坦度をさらに上げ、ＤＬＣ保護層を形成し、潤滑剤（ルブ）を塗布することにより、本発明の実施形態に係るビットパターンド媒体を製造することができる。

本発明の実施形態に係る磁気ディスク装置（ハードディスクドライブ）の斜視図。 図１の磁気ディスク装置におけるスキュー角を説明する図。 現行の磁気ディスクに記録されるビットの形状を模式的に示す図。 本発明の実施形態に係る磁気ディスクに形成されている磁性ドットを示す平面図。 本発明の他の実施形態に係る磁気ディスクに形成されている磁性ドットを示す平面図。

符号の説明

１１…ビット、２１…磁性ドット、３１…ヘッド、５０…筐体、５１…磁気ディスク、５２…スピンドルモータ、５３…ピボット、５４…アクチュエータアーム、５５…サスペンション、５６…ヘッドスライダ、５７…ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）。

Claims (2)

1. 磁性ドットがダウントラック方向に等間隔で配列して磁性ドット列を多数含む磁気ディスクと、
   隣接する複数の磁性ドット列を１トラックとし、１トラック内の複数の磁性ドット列に含まれる磁性ドットに順次記録再生を行う記録再生ヘッドと
   を有し、
   前記磁気ディスクの１トラック内の複数の磁性ドット列に含まれる磁性ドットは、前記記録再生ヘッドによって順次１つずつアクセスされるように、前記記録再生ヘッドと記録トラックとの間に生じるスキュー角に応じて、ダウントラック方向にずらして配置されていることを特徴とする磁気ディスク装置。
2. 前記磁気ディスクは、Ｎ列の磁性ドット列が１トラックとして用いられ、当該トラック内の隣接する磁性ドット列の間隔をＰとした時にＮＰで規定されるトラック幅をＴ、スキュー角がゼロのときのビットピッチをＢ、スキュー角をθとしたとき、各磁性ドット列に含まれる磁性ドットはダウントラック方向にＮＢのピッチで配列され、１トラック内のｎ列目（ｎは０からＮ−１までの整数）の磁性ドット列に含まれる磁性ドットは、１トラック内の０列目の磁性ドット列に含まれる磁性ドットに対して、ダウントラック方向にＢ−（Ｔｎ／Ｎ）ｔａｎθだけずれて配置されていることを特徴とする請求項１に記載の磁気ディスク装置。

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