(57)【要約】【課題】ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）のサーボトラック形成工程において、基準磁気ヘッドによるセルフサーボライトプロセスを用いた場合に生じる、磁気ヘッドの磁気特性ばらつきに起因した書き上がりサーボトラック数のばらつきによりＨＤＤの品質・製造歩留りが低下する。【解決手段】書き上りサーボトラックの間隔と、書込み時の制御目標値であるサーボパターンのオーバラップ量と、磁気ヘッドの特性値から、重回帰分析等のモデル化手法を用いて、書き上がりサーボトラック数を予測する制御式を作成する制御式演算部８１１を有するモデル演算部８１０と、前記制御式から目標トラック数を得るセルフサーボライトの制御値である磁気ヘッドのオーバラップ量を決定するオーバラップ量演算部８２９を有する書込み制御データベース８１７とを有し、書き上がりサーボトラック数を高精度に制御する。【選択図】図８
2010140537.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
セルフサーボライトを実行してサーボトラックを書き込むステップを含むハードディスクドライブの製造方法において、前記サーボトラックを書き込むステップは、
書き上りサーボトラックの間隔と、書込み時の制御目標値であるサーボパターンのオーバラップ量と、磁気ヘッドの特性値から、実際のサーボトラック書込み中に制御値として用いられるサーボパターンのオーバラップ量を求める第１制御式を作成し、ＲＭＳＥ(Route Mean Square Error)を級数化して確率分布に変換する第１ステップと、
書き上りサーボトラックの間隔と、製品不良情報と、前記ＲＭＳＥの確率分布から、最も歩留まりが高くなる書き上がりのサーボトラック間隔の制御目標値を計算する第２ステップと、
前記サーボトラック間隔の制御目標値を前記第１制御式に代入し、サーボトラック間隔を制御目標値に書き上げるためのサーボパターンのオーバラップ量を前記磁気ヘッドの特性値に対して求める第２制御式を作成する第３ステップと、
前記第２制御式と前記磁気ヘッド特性値を用いて前記サーボパターンのオーバラップ量の制御目標値を計算する第４ステップと、
前記サーボパターンのオーバラップ量の制御目標値を用いてハードディスクドライブにサーボトラックを書き込むステップと、
を有することを特徴とするハードディスクドライブの製造方法。
【請求項２】
請求項１記載のハードディスクドライブの製造方法において、前記書き上りサーボトラックの間隔と、書込み時の制御目標値であるサーボパターンのオーバラップ量と、磁気ヘッドの特性値は、製造来歴として蓄積された情報であり、前記書き上りサーボトラックの間隔と、書込み時の制御目標値であるサーボパターンのオーバラップ量はハードディスクドライブの製造番号単位に収蔵され、前記磁気ヘッドの特性値は磁気ヘッドの製造番号あるいは磁気ヘッドとアームを組み合わせた部品単位に収蔵されていることを特徴とするハードディスクドライブの製造方法。
【請求項３】
請求項１記載のハードディスクドライブの製造方法において、前記磁気ヘッドの特性値は、読み取り幅とスクイーズ量を含むことを特徴とするハードディスクドライブの製造方法。
【請求項４】
請求項３記載のハードディスクドライブの製造方法において、前記磁気ヘッドの特性値として、さらにオーバーライト特性値、主磁極寸法及びエラーレートを含むことを特徴とするハードディスクドライブの製造方法。
【請求項５】
請求項１記載のハードディスクドライブの製造方法において、前記第１制御式は前記書き上りサーボトラックの間隔と、書込み時の制御目標値であるサーボパターンのオーバラップ量と、磁気ヘッドの特性値を重回帰分析して得られた重回帰式であることを特徴とするハードディスクドライブの製造方法。
【請求項６】
請求項５記載のハードディスクドライブの製造方法において、前記重回帰分析によって前記ＲＭＳＥが出力されることを特徴とするハードディスクドライブの製造方法。
【請求項７】
製造来歴に基づく、ハードディスクドライブの製品不良情報、書き上がりサーボトラックの間隔、書込み時の制御目標値であるサーボパターンのオーバラップ量、磁気ヘッドの特性値を収蔵する製造データベースと、
前記書き上りサーボトラックの間隔と、書込み時の制御目標値であるサーボパターンのオーバラップ量と、磁気ヘッドの特性値から、実際のサーボトラック書込み中に制御値として用いられるサーボパターンのオーバラップ量を求める第１制御式を作成し、ＲＭＳＥ(Route Mean Square Error)を級数化して確率分布に変換する制御式演算部と、前記製品不良情報と、書き上がりサーボトラックの間隔と、ＲＭＳＥの確率分布から、最も歩留まりが高くなる書き上がりのサーボトラック間隔の制御目標値を計算して前記第１制御式に代入し、サーボトラック間隔を制御目標値に書き上げるためのサーボパターンのオーバラップ量を前記磁気ヘッドの特性値に対して求める第２制御式を作成する確率モデル演算部と、を有するモデル演算部と、
前記モデル演算部から前記第２制御式を受信して収蔵し、前記製造データベースから前記磁気ヘッドの特性値を受信して収蔵し、サーボ自己書込み装置から現在搭載中のハードディスクドライブの製造番号とサーボトラック書込みに用いる磁気ヘッド番号などの製品情報を受信し、前記製品情報に合う前記第２制御式を選択し、前記製品情報と選択された前記第２制御式に対応する前記磁気ヘッドの特性値を選択し、前記製品情報に対してサーボパターンのオーバラップ量の制御目標値を計算する書込み制御データベースと、
前記計算されたサーボパターンのオーバラップ量の制御目標値を用いて現在搭載中のハードディスクドライブに対してサーボトラックを書き込むサーボ自己書込み装置と、
を有することを特徴とするハードディスクドライブの製造システム。
【請求項８】
請求項７記載のハードディスクドライブの製造システムにおいて、前記磁気ヘッドの特性値は、読み取り幅とスクイーズ量を含むことを特徴とするハードディスクドライブの製造システム。
【請求項９】
請求項８記載のハードディスクドライブの製造システムにおいて、前記磁気ヘッドの特性値として、さらにオーバーライト特性値、主磁極寸法及びエラーレートを含むことを特徴とするハードディスクドライブの製造システム。
【請求項１０】
請求項７記載のハードディスクドライブの製造システムにおいて、前記第１制御式は前記書き上りサーボトラックの間隔と、書込み時の制御目標値であるサーボパターンのオーバラップ量と、磁気ヘッドの特性値を重回帰分析して得られた重回帰式であることを特徴とするハードディスクドライブの製造システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、サーボ自己書込み工程を含むハードディスクドライブの製造方法及び製造システムに係り、特にサーボトラック間隔の調整方法及びこれを実現する製造システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ハードディスクドライブの基本的な構造を図１に示す。ハードディスクドライブは、ディスク１０１上のデータにアクセスするとき、アーム１０２を回転させてその先端にある磁気ヘッド１０３を目的のサーボトラック１０４上に動かす。アーム１０２はピボット軸１０５を中心に回転する構造で、後端にはアクチュエータ１０６という駆動機構がある。アクチュエータ１０６がアーム１０２を動かして、磁気ヘッド１０３を目標のサーボトラック１０４に固定する際には、磁気ヘッド１０３の位置を検知する必要があり、これにはサーボトラック上にあるサーボセクタが使われる。
【０００３】
図２に示すサーボセクタは、アドレスコード２０１とバースト信号２０２からなり、ディスク１０１上に放射状に書かれている。アドレスコード２０１には、サーボトラック番号とサーボセクタ番号がグレイコードで記録されており、これにより磁気ヘッド１０３のディスク１０１上での位置を知ることが出来る。バースト信号２０２は、磁気ヘッド１０３の位置をサーボトラック１０４の中心に正確に制御する為に用いられる。図２に示す４ｔｈバーストという方式では、４つのパターンがそれぞれ対になっている構造を持ち、２つのバーストの境界をサーボトラック１０４として定義する。
【０００４】
このサーボトラック１０４を書き込む方式には、自己書込み方式というハードディスクドライブを組み立てた後で、ハードディスクドライブ内部の磁気ヘッドを用いてサーボトラックを書き込む特許文献１に示す方式がある。この特許文献１に記載の方式では、図３に示すように、ハードディスクドライブ内部の磁気ヘッドによってディスクの半径方向に書き込まれた複数のサーボパターン３０１，３０２のリ−ド・バック信号３０３，３０４からオーバラップ量を測定し、次の書込み位置を調整することでサーボトラックの間隔３０９を制御している。このとき、サーボパターン３０１とサーボパターン３０２の間隔３０９は、下記式（１）に表せる。
ＴＷ＝ＲＷ+ ＳＱ−（１−ａ／ｂ）ＲＷ                      （１）
このとき、ＴＷはサーボパターン３０１，３０２の間隔３０９、ＲＷはリ−ドバック信号３０４を台形に近似したときの片側三角形の辺３０７で示される読み取り幅、ＳＱはリ−ド・バック信号３０４を台形に近似したときの短辺３０５で示されるスクイーズ量、ａはリ−ド・バック信号３０４の中心３０６におけるサーボパターン３０１のリ−ドバック信号３０３の切片３０７、ｂはリ−ドバック信号３０４の中心３０６におけるサーボパターン３０２のリ−ドバック信号３０４の切片３０８である。ここで、ａ／ｂの値は、サーボトラック書込み工程でプロセス制御に用いられるオーバラップ量として定義される。
【０００５】
しかし、この時、トラックピッチの計算に用いられるリ−ドバック信号３０３，３０４は、ハードディスクドライブ内部の磁気ヘッド１０３の記録素子で書き込んだ信号を、ハードディスクドライブ内部の磁気ヘッド１０３の再生素子を用いて測定した値である為、磁気ヘッド毎に異なる記録・再生素子の寸法の影響を受ける。その為、特許文献１の方式では、サーボトラックの間隔を絶対値で制御することが出来ず、最終的に書き上がるサーボトラックの間隔や半径方向の線形性はハードディスクドライブ毎に異なる。サーボトラックの間隔がハードディスクドライブ毎に異なった場合、磁気ヘッド毎に異なる素子寸法に起因する読み取り・書込み幅との組合せにおいて、読み取り不良が発生する可能性がある。
【０００６】
これを対策する為に、特許文献２に記載の方式では、第１ステップでディスクの半径方向位置に第１のサーボトラックを書込み、第２ステップで第２のサーボトラックを書き込む方法を用いている。この方法では、第1のサーボトラックをもとに第２のサーボトラックを書くので、第１のサーボトラックの情報から、第２のサーボトラック書込み時に補正を行い、サーボトラックの間隔や半径方向の線形性を第２のサーボトラックの書込み時に補正することが可能である。しかし、この方法は二度の書込みを行う為、一度で書き込む方式に比べて２倍の製造時間がかかる。その為、磁気記録密度が向上しディスク内のサーボトラック数が増加している現状では、二度書込み方式は、一度で書き込む方式に比べて製造時間の増加がトラック数の二乗で発生する為、製造コストや設備投資が非常に巨額になる。
【０００７】
そこで、二度書き方式を一度書きにする方法として、特許文献３に記載の方法がある。この方法では、磁気ヘッドの磁化幅を分類して、各分類に対して適切なサーボ信号の間隔を実験的に求めて、製造条件として与える。しかし、この方法は、磁気ヘッドを選別して組み立てる工程が必要であり、工程数の増加による製造コストの増加や磁気ヘッドを分類することによる磁気ヘッドの利用効率の低下が懸念される。また、トラック数の制御精度を上げる為に分類数を増やすと、磁気ヘッドの利用効率が更に低下し、磁気ヘッドの歩留りが低下するという問題がある。
【０００８】
【特許文献１】特表平１０−５０４１２８号公報
【特許文献２】特開２００４−１９９８６３号公報
【特許文献３】特開２００４−２３４８２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
サーボトラックの自己書込み方式において、書き込んだトラック間隔に起因する読み取り不良などの歩留り低下を最小にすることを目的に、最も不良率の低いトラック間隔を書込み前に特定することと、特定したトラック間隔になるべく近く書き上がるように自己書込み方式の製造条件をハードディスクドライブ毎に求めてサーボトラックを書き込むことを課題とする。このトラック間隔の制御においては、特許文献２記載の二度書き方式では製造時間が長大になり、特許文献３記載の分類方式では製造工数の増加と磁気ヘッドの歩留り低下を起こすことから製造コストが高価になる為、一度書きでかつ磁気ヘッドの分類を行わない方法である必要がある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の代表的なハードディスクドライブの製造方法は、セルフサーボライトを実行してサーボトラックを書き込むステップを含むハードディスクドライブの製造方法において、前記サーボトラックを書き込むステップは、
書き上がりのサーボトラック間隔と後工程歩留りの関係から最も歩留りが高くなる書き上がりのサーボトラック間隔の制御目標値を、確率モデルを用いて求めるステップと、
ハードディスクドライブの組み立て前に測定された磁気ヘッドの特性値と自己書込み方式のサーボトラック書込み工程でプロセス制御に用いられるオーバラップ量から書き上がりのトラック間隔を予測する重回帰分析を用いて、トラック間隔の制御目標値に書き上げる為のオーバラップ量を磁気ヘッドの特性値に対して求める制御式を作成するステップと、
サーボトラック書込み装置に投入されたハードディスクドライブに対して、サーボトラック間隔の制御目標値に書き上げる為のサーボパターンのオーバラップ量を、上記制御式を用いて個別に計算し、製造条件として装置にフィードバックするステップと、を有する。
【００１１】
本発明の代表的なハードディスクドライブの製造システムは、
製造来歴に基づく、ハードディスクドライブの製品不良情報、書き上がりサーボトラックの間隔、書込み時の制御目標値であるサーボパターンのオーバラップ量、磁気ヘッドの特性値を収蔵する製造データベースと、
前記書き上りサーボトラックの間隔と、書込み時の制御目標値であるサーボパターンのオーバラップ量と、磁気ヘッドの特性値から、実際のサーボトラック書込み中に制御値として用いられるサーボパターンのオーバラップ量を求める第１制御式を作成し、ＲＭＳＥ(Route Mean Square Error)を級数化して確率分布に変換する制御式演算部と、前記製品不良情報と、書き上がりサーボトラックの間隔と、ＲＭＳＥの確率分布から、最も歩留まりが高くなる書き上がりのサーボトラック間隔の制御目標値を計算して前記第１制御式に代入し、サーボトラック間隔を制御目標値に書き上げるためのサーボパターンのオーバラップ量を前記磁気ヘッドの特性値に対して求める第２制御式を作成する確率モデル演算部と、を有するモデル演算部と、
前記モデル演算部から前記第２制御式を受信して収蔵し、前記製造データベースから前記磁気ヘッドの特性値を受信して収蔵し、サーボ自己書込み装置から現在搭載中のハードディスクドライブの製造番号とサーボトラック書込みに用いる磁気ヘッド番号などの製品情報を受信し、前記製品情報に合う前記第２制御式を選択し、前記製品情報と選択された前記第２制御式に対応する前記磁気ヘッドの特性値を選択し、前記製品情報に対してサーボパターンのオーバラップ量の制御目標値を計算する書込み制御データベースと、
前記計算されたサーボパターンのオーバラップ量の制御目標値を用いて現在搭載中のハードディスクドライブに対してサーボトラックを書き込むサーボ自己書込み装置と、を有する
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、自己書込み方式によって書き上がるサーボトラックの間隔を製造歩留りに対して最適な値に制御することが可能になり、製造歩留りの大幅な向上が行える。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下に、本発明の実施例によるハードディスクドライブの製造方法及びそれを実現する製造システムについて、図面を用いて詳細に説明する。図８にハードディスクドライブ製造システムのブロック構成を示すが、その説明の前に、各構成要素について説明する。
【００１４】
本実施例では、ハードディスクドライブに組み立てられる前に、磁気ヘッドの特性値を測定する検査工程を有する。この工程では、図４に示すように磁気ヘッドの記録素子で書きこんだパターンを磁気ヘッド再生素子の位置を変えながら測定した時の再生信号強度の分布であるリ−ドバック信号４０１を測定する。図４に、リ−ドバック信号４０１の模式図を示す。このとき、横軸の寸法は、物理的あるいは光学的な外部基準の測長器を用いて、絶対値として測定される。さらに、標準サンプルによる補正を行うことで、磁気ディスクの磁化特性による測定誤差を補正することができる。
【００１５】
さらに、このリードバック信号４０１の形状を台形４０２に近似し、オーバラップ量の計算式（１）で用いた読み取り幅４０３とスクイーズ量４０４を測定する。このとき、スクイーズ量４０４は、リードバック信号の形状を台形に近似したときの最大の信号強度を１とし、０．５の信号強度における切片４０５で示される書込み幅４０６から読み取り幅４０３を引いた値として求めることが可能であることから、スクイーズ量の変わりに書込み幅４０６を測定してもよい。また、パターンの書込みと消去を組み合わせてサーボトラックを書き込む場合は、パターン消去後の残留信号量であるオーバーライト特性値を測定する必要がある。その他にも、サーボトラックの書込みに影響する磁気ヘッドの主磁極寸法やエラーレート等の磁気ヘッドの磁気特性値を測定する。
【００１６】
これらの磁気ヘッドの特性値は、磁気ヘッド検査装置で測定され、ネットワークを介して、磁気ヘッドの製造番号或いは磁気ヘッドとアームを組み合わせた部品番号を単位に製造データベースに保管される。
【００１７】
また、本実施例では、書き上がりのトラック間隔と後工程歩留りの関係から最も歩留りが高くなる書き上がりのトラック間隔の制御目標値を、確率モデルを用いたシミュレーションにより求める。
【００１８】
図５に、トラック間隔に対するハードディスクドライブの製品不良率を折れ線５０１で、書き上がりのトラック間隔の頻度分布をヒストグラム５０２で示す。ハードディスクドライブは、トラック間隔が広すぎると磁気ヘッドの位置制御精度が悪くなり、また、逆にトラック間隔が狭すぎると読み取りや書込み時に隣のトラックと干渉を起こし読み取りエラーが増加する。その結果、ハードディスクドライブの製造不良率は折れ線５０１のようなＵ字の形状を取る。それに対して、自己書込み方式のサーボトラック書込みでは、書込み時に用いる磁気ヘッドの磁気特性値のばらつきに起因したトラック間隔のばらつきがヒストグラム５０２のように発生する為、一部のハードディスクドライブは不良率の高い領域で作られていることがある。
【００１９】
そこで、本実施例では、図６に示す確率モデルを用いたシミュレーションにより、最適なトラック数を決定する。ここで確率モデルとは、過去の製造データから集計したトラック間隔を、図６の級下限６０１と級上限６０２のように級数化し、個々の級数におけるハードディスクドライブの製品不良を製品不良率６０３と定義したものである。
【００２０】
シミュレーションでは、この確率モデルに対して、ハードディスクドライブのトラック間隔のばらつきを確率分布で定義し、トラック間隔の狙い値６１２を変えたときの分布Ａ６０４から分布Ｈ６１１のように配置する。
【００２１】
このとき、製品不良率と各列の確率分布を同じ級で乗じて足し合わせた数字である不良率期待値６１３は、トラック間隔の狙い値６１２でサーボトラックを書込んだ際の平均不良率と考えてよい。
【００２２】
図６の事例では、トラック間隔の狙い値１７９ナノメートルの分布Ａ６０４の不良率期待値は１１．７％で、これを歩留りに換算すると８８．３％である。分布Ｂ６０５は、分布Ａ６０４の確率分布を1つ上の級にずらした分布で、トラック間隔の狙い値は１７７ナノメートル。これはトラック間隔の狙い値を２ナノメートル下げたことに相当すし、このときの不良率期待値は１０．７％となり、分布Ａの不良率より１％下がっていることが判る。
【００２３】
このように、定義した確率分布のトラック間隔狙い値を変化させ、不良率期待値を計算する処理を分布Ａから分布Ｈのように繰り返し行うことで、最も低い不良率期待値が得られるトラック間隔の狙い値を求めることが出来る。
【００２４】
また、本実施例では、ハードディスクドライブの組み立て前に測定された磁気ヘッドの特性値とサーボトラック自己書込み工程でプロセス制御に用いられるオーバラップ量から書き上がりのトラック間隔を予測する重回帰モデルを作成し、トラック間隔の制御目標値に書き上げる為のオーバラップ量を磁気ヘッドの特性値に対して求める制御式を作成するステップを有する。
【００２５】
特許文献１に記載の方式では、図３に示すように、ハードディスクドライブ内部の磁気ヘッドによってディスクの半径方向に書き込まれた複数のサーボパターン３０１，３０２のリ−ドバック信号３０３，３０４からオーバラップ量を測定し、次の書込み位置を調整することでサーボトラックの間隔３０９を制御している。このとき、サーボパターン３０１とサーボパターン３０２の間隔３０９は、下記式（１）に表せる。
ＴＷ＝ＲＷ+ ＳＱ−（１−ａ／ｂ）ＲＷ                      （１）
このとき、ＴＷ３０９はサーボパターン３０１，３０２の間隔、ＲＷはリ−ドバック信号３０４を台形に近似したときの片側三角形の辺３０７で示される読み取り幅、ＳＱはリ−ドバック信号３０４を台形に近似したときの短辺３０５で示されるスクイーズ量、ａはリ−ドバック信号３０４の中心３０６におけるパターン３０１のリ−ドバック信号３０３の切片３０７、ｂはリ−ドバック信号３０４の中心３０６におけるパターン３０２のリ−ドバック信号３０４の切片３０８である。ここで、ａ／ｂの値は、サーボトラック書込み工程でプロセス制御に用いられるオーバラップ量として定義されている。
【００２６】
しかし、式（１）は理論式であり、本式を用いて生産を行う為には、測定や制御誤差を補正する必要がある。そこで、式（１）に、補正項を加える式（２）を用いる。
ＴＷ＝α（ＲＷ+ ＳＱ−（１−ａ／ｂ）ＲＷ）＋β            （２）
この補正係数α、βを求める為には、式（２）を展開し、式（３）とする。
ＴＷ＝α（ＳＱ＋（ａ／ｂ）ＲＷ）＋β                      （３）
この式（３）に対して実験あるいは統計手法を用いて、補正係数α、βを求めることが出来る。しかし、この式では、スクイーズ量と読み取り幅に対して独立に補正係数を設定出来ないことや、トラック間隔に影響を及ぼすことが判っている磁気ヘッド特性値である、オーバーライト特性値、主磁極寸法、エラーレート等の補正項が定義出来ないことや、オーバラップ量とトラック間隔の関係が線形でないことから、望み通りに制御精度を向上することが困難であることがある。
【００２７】
そこで、本実施例では、図４に基づき測定された読み取り幅４０３とスクイーズ量４０４やオーバーライト特性値、主磁極寸法、エラーレート等の磁気ヘッドの磁気特性値に加えて、サーボトラック書込み工程でプロセス制御に用いられるオーバラップ量をすべて独立項として扱い、重回帰分析により各項の係数と切片を求める。この関係は、重回帰式（４）のように表すことが出来る。
ＴＷ＝α１・（ａ／ｂ）＋α２・ＲＷ＋α３・ＳＱ＋α４・ＯＷ＋α５・ＭＣ＋α６・ＥＲ＋β                      （４）
この時、ＴＷはトラック間隔、ＲＷは読み取り幅、ＳＱはスクイーズ量、ＯＷはオーバーライト特性値、ＭＣは主磁極寸法、ＥＲはエラーレートを示しており、αの１から６はそれぞれの項にかかる係数、βは切片である。この中で、読み取り幅とスクイーズ量とオーバラップ量は主パラメータで、残りのオーバーライト特性値、主磁極寸法、エラーレート等は補正項として働く。
【００２８】
図７に、重回帰式（４）による予測トラック間隔７０１とサーボトラック書込み後の実測トラック間隔７０２の実験結果を示す。重回帰予測の精度が高いと予測と実測の関係は、Ｙ＝Ｘの関係７０３に収束する。その精度は、ＲＭＳＥ（Route Mean Square Error）という指標で表され、図７の事例では、約３ナノメートルである。これは、１σのトラック間隔が制御目標値に対して上下それぞれ３ナノメートルの範囲に入ることを示している。
【００２９】
また、このＲＭＳＥの分布は重回帰式（４）を用いて、トラック間隔を制御した場合におけるトラック間隔ばらつきの予測値となる為、トラック間隔の制御目標値を試算する際に用いることが出来る。その際、ＲＭＳＥの計算値の平均と分散或いは実分布を用いる。
【００３０】
重回帰分析によって求められた式（４）は、式（５）に変換され、実際のサーボライト中で制御値として用いられるオーバラップ量（ａ／ｂ）を、磁気ヘッド毎に求めることが出来るようになる。
（ａ／ｂ）＝{ＴＷ−（α２・ＲＷ＋α３・ＳＱ＋α４・ＯＷ＋α５・ＭＣ＋α６・ＥＲ＋β）}／α１                （５）
本実施例では、この式（５）を、製造データベースに蓄積された磁気ヘッドの磁気特性値と、その磁気ヘッドを用いてサーボトラックライトした際に用いたオーバラップ量、サーボトラックライト後に書き上がったトラック間隔のデータから作成する。
【００３１】
この方法では、更に、磁気ヘッド検査やその他の製造工程で測定された検査値を重回帰式に加えて、制御精度を向上することが可能である。その際、対象となるパラメータは、重回帰式の予測値と実測値の誤差に対して相関をもつパラメータが対象となる。
【００３２】
また、本実施例では、サーボトラック書込み装置に投入されたハードディスクドライブに対して、トラック間隔の目標値に書き上げる為のオーバラップ量の制御目標値を、上記制御式を用いて個別に計算し、製造条件として装置にフィードバックするステップを有する。
【００３３】
オーバラップ量の制御目標値の計算に線形式である重回帰式を用いるにあたり、磁気ヘッドの磁気特性値とオーバラップ量に対するトラック間隔の関係が非線形であった場合やトラック間隔に影響を及ぼすパラメータが磁気ヘッド検査で測定されていない場合、同じ計算式を長期間使用すると計算誤差が拡大し制御精度を低下させる可能性がある。また、ディスク等の部品のタイプ違いにより書き上がるトラック間隔の制御式が異なる場合には、部品のタイプ別に制御式を作成し、個々に管理を行う必要がある。これらの課題を解決する為には、複数の制御式を製造品種や部品番号毎に管理し、また制御式を定期的に見直す仕組みが必要である。以下に、これを実現するシステム構成とハードディスクドライブ製造方法におけるサーボトラック書込みの流れを示す。
【００３４】
図８に、前記した要素技術を用いた実施例によるハードディスクドライブ製造システムのブロック構成を示す。製造データベース８０１は、ネットワークを介して、ハードディスクのテスト装置８０２やサーボ自己書込み装置８０３や磁気ヘッド検査装置８０４と接続されており、ハードディスクのテスト装置８０２から製品不良情報８０５、サーボ自己書込み装置８０３から書き上がったサーボトラックの間隔８０６と書込み時のサーボパターンのオーバラップ量８０７、磁気ヘッド検査装置８０４から磁気ヘッドの特性値８０８のデータを収蔵している。
【００３５】
製造データベース８０１では、磁気ヘッドの特性値８０８は磁気ヘッドの製造番号或いは磁気ヘッドとアームを組み合わせた部品番号単位に収蔵されている。また、製品不良情報８０５と書き上がりサーボトラックの間隔８０６と書込み時の制御目標値であるサーボパターンのオーバラップ量８０７はハードディスクドライブ製造番号単位で記録されている。
【００３６】
製造データベース８０１では、まず、磁気ヘッドの製造番号或いは磁気ヘッドとアームを組み合わせた部品番号単位に記録されている磁気ヘッドの特性値８０８のデータを、製造来歴を基にハードディスクドライブ製造番号単位に記録されている書き上がりサーボトラックの間隔８０６と書込み時の制御目標値であるオーバラップ量８０７のデータと結合する。結合されたデータ８０９の出力例を図９に示す。
【００３７】
ここで、製造日時９０１はモデルを作成する対象期間を特定することに用いる。また、製造番号９０２は品種や製品仕様を特定し、作成するモデルを分けることに用いる。また、部品番号９０３は部品組合せの違いによりモデルを分けることに用いる。また、オーバラップ量９０４とトラック幅９０５と読み取り幅９０６とスクイーズ量９０７は制御モデルを重回帰分析を用いて作成する為のパラメータである。その他にオーバーライト特性値、主磁極寸法、エラーレート等の磁気ヘッドの特性値を補正項として加える場合は、対応する列をデータに追加する。
【００３８】
この出力データ８０９は、モデル演算部８１０の制御式演算部８１１に送られる。制御式演算部８１１では、重回帰分析により求めた式（４）を変換して、サーボトラック書込みにおける式（５）を作成する。また、このとき同時に計算出来るＲＭＳＥの分布８１２を、確率モデル演算部８１３に送る。
【００３９】
確率モデル演算部８１３では、図５を用いて説明した方法で、図６に示す確率モデルを作成する。確率モデル演算部８１３は，製造データベース８０１からサーボトラックライトの結果である書き上がりトラック間隔のデータ８０６と製品不良情報８０５をハードディスクドライブ製造番号単位のデータ８１４の形で受け取る。製造データベースからの出力例を図１０に示す。
【００４０】
ここで、製造日時１００１はモデルを作成する対象期間を特定することに用いる。また、製造番号１００２は品種や製品仕様を特定し、作成するモデルを分けることに用いる。また、部品番号１００３は部品組合せの違いによりモデルを分けることに用いる。また、トラック幅１００４は図６の級下限６０１と級上限６０２を決める為に用いると共に個々のハードディスクがどの級に分類されるのかを特定するのに用いる。また、製造歩留り１００５は各級における歩留りを計算し図６の製品不良率６０３を計算する際に用いる。図１０の製造歩留り１００５では、良品を１、不良品を０で表している。この例では、各級の製品不良率は、１−各級における製品不良率１００５の平均で計算できる。
【００４１】
このように作成した級下限６０１と級上限６０２と製品不良率６０３の表に対して、制御式演算部８１１で計算したＲＭＳＥの分布８１２を図６の分布Ａ６０４に当てはめ、図５を用いて説明した方法に従い、最も歩留りが高くなる書き上がりのトラック間隔の制御目標値を計算する。このトラック間隔の制御目標値８１５は、制御式演算部８１１に戻され、式（５）のトラック間隔ＴＷに代入することで、トラック間隔の制御目標値に書き上げる為のオーバラップ量を磁気ヘッドの磁気特性検査値に対して求める制御式（６）を作成する。
（ａ／ｂ）＝{ＴＴＷ−（α２・ＲＷ＋α３・ＳＱ＋α４・ＯＷ＋α５・ＭＣ＋α６・ＥＲ＋β）}／α１                  （６）
ここでＴＴＷは、歩留りが最も高くなる書き上がりのトラック間隔の制御目標値８１５である。求められた制御式８１６は、書込み制御データベース８１７の制御式収蔵部８１８に送られる。
【００４２】
サーボ自己書込み装置８１９，８２０，８２１，８２２は、それぞれハードディスクドライブ８２３，８２４，８２５，８２６と１対１で接続されている。また、サーボ自己書込み装置８１９，８２０，８２１，８２２は、ネットワークを介して書込み制御データベース８１７と接続されている。
【００４３】
サーボ自己書込み装置８１９，８２０，８２１，８２２は、書込み制御データベース８１７の制御モデル判定部８２７に対して、現在搭載中のハードディスクドライブ８２３，８２４，８２５，８２６の製造番号とサーボトラック書込みに用いる磁気ヘッド番号等の製品情報８２８を送る。
【００４４】
制御モデル判定部８２７は、個々の製品情報８２８に合う制御式８１６を制御式収蔵部８１８の中から選択し、製品情報８２８と制御式８１６をオーバラップ量演算部８２９に送る。
【００４５】
オーバラップ量演算部８２９は、製造データベース８０１から複写されたヘッド特性値のデータベース８３０から、製品情報８２８と選択された制御式８１６に対応する磁気ヘッド特性値８０８を選択して、個々の製品情報８２８に対してオーバラップ量の制御目標値８３１を計算する。
【００４６】
計算されたオーバラップ量の制御目標値８３１は、ネットワークを介して、サーボ自己書込み装置８１９，８２０，８２１，８２２に返される。
【００４７】
サーボ自己書込み装置８１９，８２０，８２１，８２２は、書込み制御データベース８１７から返されたオーバラップ量の制御目標値８３１を用いて、現在搭載中のハードディスクドライブ８２３，８２４，８２５，８２６に対してサーボトラックを書き込む。
【００４８】
上記図８のモデル演算部８１０での処理を、図１１にフローチャートで示す。モデル演算部では、まず、前処理１１０１で、どの製品品種や部品構成に対してモデルを作成するかを選択する。このモデルの作成単位は、製品設計の違いや部品の組合せに依存することが判っている。
【００４９】
モデル演算部では、次に、前処理１１０２で、重回帰モデルを作成する対象期間と、その時に用いるパラメータを決定する。この時、ヘッド検査工程で測定されているすべての磁気ヘッド特性値が対象となり。また、組み立て工程等で測定されているヘッドの取り付けバランス等も対象とすることが出来る。その中で効果が大きいパラメータを絞り込む方法として、パラメトリック検定や相関分析等の技術がある。しかし、本実施例では実験的に読み取り幅とスクイーズ量が最も支配的なパラメータであることを特定しているので、読み取り幅とスクイーズ量だけで作成した重回帰式の予測誤差とその他のパラメータを相関分析し、相関係数の高い順に優先度をつけることで補正項を決定する。
【００５０】
モデル演算部８１０では、次に処理１１０３で、前処理１１０１と１１０２で定義した期間と製品品種、部品構成に対して、磁気ヘッドの特性値と書き上がりサーボトラックの間隔とオーバラップ量の結合データ１１０４を、製造データベース８０１から取得する。このデータ１１０４の例を、図９に示す。
【００５１】
モデル演算部８１０では、次に処理１１０５で、１１０４のデータを重回帰分析する。重回帰分析によって出力される結果は、重回帰式１１０６とＲＭＳＥの分布１１０７である。
【００５２】
また、処理１１０９で、前処理１１０１で特定した製品品種、部品構成と前処理１１０８で特定した対象期間に対応するトラック間隔のデータと製品不良情報を取得する。この時、対象期間は、１１０２で指定した期間である必要はなく、予測精度を向上させる為には、なるべく長期間のデータでかつトラック間隔が広い範囲に分散していることが望ましい。また、製品立ち上げ時やトラック間隔の歩留り影響を実験してデータを取得することも可能である。このデータ１１１０の例を、図１０に示す。
【００５３】
モデル演算部８０１では、次に処理１１１１で、データ１１１０を級数化する。この時作成する級数は、トラック間隔の単位を用いて等間隔に作成する。この時、１つの級の中にあるハードディスクドライブの数が５０台を下回らないようにする必要がある。５０台を下回る級が発生した場合、級の分割単位を大きくするかその級を使わないようにモデル上で定義する必要がある。ここで作成された級は、図６の級下限６０１、級上限６０２のように出力される。
【００５４】
モデル演算部８１０では、次に処理１１１２で、処理１１１１で作成した各級における歩留りを製品不良情報から計算し、図６の製品不良率６０３のように各級に割り当てる。このテーブルを、確率モデル１１１３として出力する。
【００５５】
モデル演算部８１０では、次に処理１１１４で、処理１１０５の結果として出力されたＲＭＳＥ１１０７を級数化し、確率分布１１１５に変換する。この時、級数の分割単位は、処理１１１１と同じでなければならない。
【００５６】
この確率分布１１１５は、重回帰式１１０６に従ってサーボトラック書込みを行った際に予想される狙い値からのずれである。そこで、処理１１１６では、この確率分布１１１５を確率モデル１１１３に当てはめ、図５を用いて説明した方法で、最も不良率が低くなるトラック間隔の狙い値１１１７を数値シミュレーションによって求める。
【００５７】
また、処理１１０５の結果として出力された重回帰式１１０６は、判定１１１８で量産適用可能かを判定される。この時、判定の指標となるのは図７に記載の重回帰モデルによる予測トラック間隔と実際に書き上げられた実トラックの間隔の相関から求められる相関係数やＲＭＳＥがその基準となる。これが、管理目標値に満たない場合は、処理１１０２に戻ってモデルを作り直す。
【００５８】
判定１１１８で適用可能と判定された重回帰式１１０６は、処理１１１９で、処理１１１６で算出された最も不良率が低くなるトラック間隔の狙い値１１１７を、トラック間隔の制御目標値として代入され、磁気ヘッドの特性値からオーバラップ量を計算する制御式１１２０となる。この関係は、上記式（６）に示す。算出された制御式１１２０は、書込み制御データベース８１７の制御式収蔵部８１８に保管される。
【００５９】
前記書込み制御データベース８１７を活用したハードディスクドライブの製造の流れを図１２に示す。ハードディスクドライブの製造では、磁気ヘッド、アーム、磁気ディスク、アクチュエータや制御基板等の部品を組み立てた後、サーボトラックの自己書込みを行う。図１２においてサーボトラック自己書込み装置は、ハードディスクドライブを接続しサーボトラックの書込みを行うセル１２０１と、複数のセルが搭載されたフレーム１２０２と、各セル１２０１に対して制御プログラムや製造条件を指示する制御ＰＣ１２０３からなる。制御ＰＣ１２０３は、ネットワーク１２０４を介して、製造データベース１２０５（８０１）や書込み制御データベース１２０６（８１７）と接続されている。
【００６０】
ハードディスクドライブがサーボトラック自己書込み装置に接続されてからの処理を、図１３のフローチャートに示す。組み立てられたハードディスクドライブは手作業または自動搬送機により、サーボトラック自己書込み装置のセル内にあるコネクターと接続される。接続後、初めに判定１３０１で接続状態の確認が行われ、接続が不良の場合はエラー１３０２が表示され、良好に接続されていれば処理１３０３に進む。処理１３０３では、接続されたハードディスクドライブの製造番号１３０４が読み取られる。読み取られたハードディスクドライブの製造番号１３０４は、処理１３０５で書込み制御データベース１２０６（８１７）に送られる。
【００６１】
製造番号１３０４を受け取った書込み制御データベース１２０６（８１７）の処理を、図１４のフローチャートに示す。処理１３０５で送られたハードディスクドライブの製造番号１３０４から、書込み制御データベースでは、処理１４０１で、製造来歴や製品情報を基に製造番号１３０４の製品品種と部品構成１４０２を特定する。
【００６２】
次に、判定１４０３で、図８に示す制御式収蔵部８１８に、特定された製品品種と部品構成１４０２に対応する制御式の有無を判定し、無い場合は処理１４０４で制御式が無いという信号をサーボトラック自己書込み装置８１９−８２２に戻し、あった場合は処理１４０５と処理１４０６に進む。
【００６３】
処理１４０５では、製品品種と部品構成１４０２に対応した制御式１４０７を図８の制御式収蔵部８１８から取得する。
【００６４】
処理１４０６では、番号１３０４に対応した磁気ヘッドの特性値１４０８を図８の磁気ヘッド特性値収蔵部８３０から取得する。
【００６５】
次に、処理１４０９で、取得した制御式１４０７と磁気ヘッドの特性値１４０８を用いて、オーバラップ量の制御目標値１４１０を算出する。
【００６６】
算出されたオーバラップ量の制御目標値１４１０は、処理１４１１でサーボトラック自己書込み装置に送られる。
【００６７】
サーボトラック自己書込み装置８１９−８２２の処理を、図１５のフローチャートに示す。オーバラップ量の制御目標値１４１０を受け取ったサーボトラック自己書込み装置は、まず処理１５０１でサーボパターンＰ０を書込み、次に処理１５０２で、製造条件で予め定められた固定のヘッド送り量でヘッドを移動させる。この時、ヘッドを送る方向は磁気ディスクの中心から外周方向であり、ヘッドの送り量はヘッドの駆動機構であるアクチュエータやボイスコイルモータの制御単位が基準となる。
【００６８】
処理１５０２で移動したヘッドは、処理１５０３でサーボパターンＰ１を書き込む。次に、処理１５０４でサーボパターンＰ０とＰ１のオーバラップ量１５０５を測定する。
【００６９】
処理１５０６では、処理１５０４で測定されたオーバラップ量１５０５とオーバラップ量の制御目標値１４１０の乖離を計算し、ヘッドの送り量を補正する。ヘッドの送り量はトラック幅と同じである為、式（１）の関係（ＴＷ＝ＲＷ+ ＳＱ−（１−ａ／ｂ）ＲＷ）に従うと、オーバラップ量が制御目標値に対して大きい場合は、送り量を大きく。オーバラップ量が制御目標値に対して小さい場合は、送り量を小さく補正する。
【００７０】
処理１５０８では、補正された送り量１５０７だけヘッドを送る。次に、処理１５０９で送られた位置がディスクの終端である、或いは、所定のトラック数を書き上げた等の終了条件を満たすかの判定１５０９で行い、終了条件に満たない場合は、処理１５１０でサーボパターンを書込み、処理１５１１で書き込んだサーボパターンとその１ステップ前に書いたサーボパターンのオーバラップ量を測定し、処理１５１３でオーバラップ量の測定値１５１２とオーバラップ量の制御目標値１４１０の乖離を計算し、ヘッドの送り量を補正する。
【００７１】
この処理１５０７から１５１３の処理を、判定１５０９の終了条件を満たすまで繰り返すことで、磁気ディスクの全面にサーボトラックを書き上げることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】ハードディスクドライブの基本構成を示す図である。
【図２】サーボセクタのフォーマットを示す図である。
【図３】サーボパターンとリードバック信号の関係を示す図である。
【図４】リードバック信号の模式図である。
【図５】トラック間隔に対する製品不良率とトラック間隔の頻度分布を示す図である。
【図６】確率モデルを用いたシミュレーションの結果を示す図である。
【図７】重回帰式による予想サーボトラック間隔と書込み後の実測トラック間隔の実験結果を示す図である。
【図８】実施例によるハードディスクドライブの製造システムのブロック構成図である。
【図９】制御式演算部に出力される書き上がりサーボトラック間隔、書込み時の制御目標値であるオーバラップ量、磁気ヘッドの特性値を示す図である。
【図１０】確率モデル演算部に出力される製品不良情報、書き上がりサーボトラック間隔を示す図である。
【図１１】図８のモデル演算部の処理を示すフローチャートである。
【図１２】書込み制御データベースを活用したハードディスクドライブの製造の流れを示す図である
【図１３】ハードディスクドライブがサーボトラック自己書込み装置に接続されてからの処理を示すフローチャートである。
【図１４】図８の書込みデータベースが製造番号を受け取ってからの処理を示すフローチャートである。
【図１５】サーボトラック自己書込み装置の処理を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００７３】
１０１…ディスク、１０２…アーム、１０３…磁気ヘッド、１０４…サーボトラック、２０１…グレイコード、２０２…バースト信号、３０１，３０２…サーボパターン、３０３，３０４…リードバック信号、３０５，４０４…スクイーズ量、３０９…サーボトラック間隔、４０１…リードバック信号、４０２…リードバック信号を台形に近似した形状、４０３…読み取り幅、５０１…製品不良率、５０２…書き上がりのトラック間隔の頻度分布、８０１…製造データベース、８０２…テスト装置、８０３…サーボ自己書込み装置、８０４…磁気ヘッド検査装置、８０５…製品不良情報、８０６…書き上がったサーボトラックの間隔、８０７…書込み時のサーボパターンのオーバラップ量、８０８…磁気ヘッドの特性値、８１０…モデル演算部、８１１…制御式演算部、８１２…ＲＭＳＥの確率分布、８１３…確率モデル演算部、８１６…制御式、８１７…書込み制御データベース、８１８…制御式収蔵部、８１９，８２０，８２１，８２２…サーボ自己書込み装置、８２３，８２４，８２５，８２６…ハードディスクドライブ、８２７…制御モデル判定部、８２９…オーバラップ量演算部、８３０…磁気ヘッド特性値収蔵部、１２０１…セル、１２０２…フレーム、１２０３…制御ＰＣ、１２０４…ネットワーク、１２０５…製造データベース、１２０６…書込み制御データベース。
【図１】
2010140537.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
2010140537.tif 000010
【図９】
2010140537.tif 000011
【図１０】
2010140537.tif 000012
【図１１】
2010140537.tif 000013
【図１２】
2010140537.tif 000014
【図１３】
2010140537.tif 000015
【図１４】
2010140537.tif 000016
【図１５】
2010140537.tif 000017