(57)【要約】【課題】磁気記憶ドライブにおいて、ディスク上のピットによる望ましくない影響および熱の発生を低減すること。【解決手段】本発明によれるデータ記憶ディスクは、凹形状部（２１５）または凸形状部を含み得る。これら形状部は、種々の材料（６３０）で充填すること、および／または研磨することができる。【選択図】図６ｄ
2008251157.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光磁気ディスクであって、
基板と、
データを記憶するため、および光磁気フォーマットのために選択および適合された光磁気記録層と、
前記光磁気記録層の上の誘電層と、
サーボ情報を光学読み取り装置に伝達するための複数のピットおよび／または溝を含む一連の凹形状部を有している前記ディスクの表面と、
実質的に前記誘電層の高さまで前記凹形状部内に堆積された充填材料であって、前記サーボ情報を読み取る光学読み取りヘッドに対して実質的に透明に見える充填材料と
を有する光磁気ディスク。
【請求項２】
前記充填材料が金属である請求項１に記載のディスク。
【請求項３】
磁気記録ディスクであって、
サーボ情報を記憶するために表面に複数の溝を有するディスク基板と、
誘電材料の薄い層を有する前記溝の内部壁を含む、前記基板の表面と、
前記溝内の充填材料であって、前記溝内のサーボまたはデータ情報を読み取るトランスデューサに対して実質的に透明な充填材料と
を有する磁気記録ディスク。
【請求項４】
前記充填材料が、高いまたは低い透磁率、磁化率、または飽和保磁力を有するアルミニウム、ガラス、ポリマまたは磁気材料である請求項３に記載の磁気記録ディスク。
【請求項５】
前記誘電材料が窒化シリコンを含む請求項３に記載の磁気記録ディスク。
【請求項６】
前記誘電材料が窒化シリコンを含む請求項１に記載のディスク。
【請求項７】
磁気記録ディスクであって、
サーボ情報を記憶するために複数の形状部が上面に形成されたディスク基板と、
前記上面および前記形状部上に配置される誘電材料の薄い層と、
前記誘電材料の上で前記形状部内に配置される充填材料であって、前記形状部内のサーボまたはデータ情報を読み取るトランスデューサに対して実質的に透明な充填材料と
を有する磁気記録ディスク。
【請求項８】
前記充填材料が、アルミニウム、ガラス、ポリマまたは磁気材料のうちの少なくとも１つである請求項７に記載の磁気記録ディスク。
【請求項９】
前記充填材料が、高いまたは低い透磁率、磁化率、または飽和保磁力を有する磁気材料である請求項７に記載の磁気記録ディスク。
【請求項１０】
前記誘電材料が窒化シリコンを含む請求項７に記載の磁気記録ディスク。
【請求項１１】
前記形状部が、溝、ピット、凹形、またはエンボスのうちの少なくとも１つである請求項７に記載の磁気記録ディスク。
【請求項１２】
前記形状部が、前記上面にエンボシングまたは成形されている請求項７に記載の磁気記録ディスク。
【請求項１３】
前記充填材料および前記誘電層が、同一平面内にある上面を有している請求項７に記載の磁気記録ディスク。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、広義には、記憶媒体に関するものであり、特に凹形状部および／または凸形状部を使用した記憶媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
回転記憶媒体上にデータを記憶するには、媒体の表面の一部に記録される位置検知情報が必要であり、それによってデータは媒体を用いて正確にアクセスされ得る。従来技術のデバイスでは、この位置検知情報をコード化および記憶するために、種々の方法を用いてきた。
【０００３】
従来のウィンチェスター磁気記憶システムは、この目的のために、薄膜媒体表面に記録された磁気信号を用いている。通常、位置検知情報は、サーボ書込みとして知られる工程中にその表面にデータを書き込むために用いるシステム装置と同じシステム装置によって記録される。位置検知情報は、トラックの識別と位置情報とを供給するために、外部サーボ書込み装置によって媒体上に記録される。その後、この位置検知情報は書込みプロセスおよび読出し工程中に使用されて、これらの工程中に浮揚ヘッドを正確に位置決めする。データは、通常、一連の同心トラック内に配置される。各トラックは多数のセクター（領域）からなり、各セクターは複数の２進データを含む。位置検知情報は、一枚のディスク記憶媒体の各記録面上に一度に記録されるので、サーボ書込み処理を完了するのに必要な時間は、ディスク、セクター、およびトラックの全数が増えるにつれて長くなる。
【０００４】
例えば、ＣＤ等の光学ディスクを用いた光学データ記憶システムの場合、ディスクの反射する光から入手した回折情報を位置検知情報の供給のために利用することができる。
【０００５】
他の光学データ記憶システムでは、エンボシング・プロセス（型押し処理）を用いることができる。この場合に、サーボ・セクター情報は、光学リソグラフィ・システムを用いて書き込むことができる。金属の型の表面上に一連のピットを形成および複製することができる。このパターンの正確なコピーを有する多数のプラスチック・ディスクを射出成形プロセスによって製造することができる。成形動作は高速で安価であるので、安価なプロセスで全ディスク面上に完全なサーボ情報が記録され、ディスク上に個々のセクター情報を書き込む必要をなくしている。
【０００６】
このような光学システム装置では、通常、ピットは、目的とする使用の際に適切に作用するように、非常に厳格な寸法上の許容公差を守る必要がある。例えば、ピットの深さは、非常に微小な、例えば６５０ナノメートルの光の波長の１／４といった、使用する光の波長の特定の値に制御されていなければならない。観測されるサーボ信号は、複数のピットから反射した光の間で生じる破壊干渉によるものであり、このためピットの深さが変化すると反射した光学的信号の大きさも変化する。信号を発生させるために干渉を用いているので、スポットのサイズが横方向に有意に変化すると、隣接するピットの縁部を事実上オーバーラップさせ、サーボ信号の大きさを小さくし、その形を歪ませる。それ故、ピット内に汚染物質が蓄積すると、反射信号の振幅を小さくする。また、ピットはディスクの平滑性を損ね、そのため媒体の表面付近を飛ぶようにされたヘッドに対しては、ヘッドの飛行性能に問題を引き起こす。
【０００７】
磁気技術と光学技術と結合することが可能であり、その場合に光学系は光を伝達するために使用されて、記憶ディスク上のデータの熱的に補助された記録および読み出しを提供する。このタイプの磁気光学システムでも、前記のように、サーボ・トラッキング（サーボ制御された追跡）のためにピットが形成されてもよい。しかしながら記憶ディスクへ光を当てることは、記憶ディスク内に不必要な熱的影響を引き起こす。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
それ故、従来技術の磁気記憶ドライブでは、ピットの望ましくない影響および熱の発生を低減する方法および装置が求められている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、関連する読出し／書込みヘッドの、光学通路における光学系、エレクトロニクス、および／または質量および複雑さを軽減しながら、データ・ディスク・ドライブの記憶容量を向上する。このシステムは、データの書込みおよび読出し動作中に、データ・ディスクをサーボ・トラックし、データ・ディスクを加熱するために、光学素子、および実際の書込みおよび読出しのための誘導および磁気素子によって伝達される光を使用する。
【００１０】
データ記憶ディスクは、種々の材料で充填し、および／または研磨することができる凹形状部および／または凸形状部を含むことができる。このようにして、データ・ディスク面に非常に近接して、空力的に浮揚状態に維持されている読出し／書込みヘッドに対して平滑な面が供給される。平滑な面を供給することにより、汚染物質の蓄積を低減または根絶することができる。凹形状部および／または凸形状部から反射した光学信号を大きな振幅で供給することができるように、充填材料は光を反射するようにすることができる。凹形状部および／または凸形状部を充填するために使用した材料からの光の反射は、セクターの識別およびトラックの追跡のために使用することができる。さらに、凹形状部および／または凸形状部は、これらの部分が配置されるデータ・ディスクの半径に比例する反射領域を供給するように形成することができる。従って、反射した光学的信号の周波数内容および／または振幅の変化は、データ・ディスクの半径全体にわたって最小化されている。
【００１１】
本発明の場合には、データ記憶ディスクは、さらに、データ記憶ディスクを含むデータ・トラックの間に配置されている一組の溝および／またはメサ（ｍｅｓａ）を含むことができる。データ・トラックに沿ってデータを記憶するために使用されるデータ領域マークの形状がトラックの方向を横切る方向に限定され且つ好適な長方形または正方形をより正確に規定するように、データ・ディスクに当てられた光の影響を熱的に伝達し且つ方向づけるために、前記溝および／またはメサを使用することができる。従って、記憶密度およびＳＮＲは改善する。溝および／またはメサも充填材料で充填することができる。
【００１２】
本発明は、凹形状部または凸形状部のマスタ・パターンの形成と、その後で行われるディスク基板への該パターンの転写を含む。前記基板の頂面には、比較的硬質の層の上に少なくとも一つの犠牲層が形成される。犠牲層という用語は、その層が、制御されたプレーナ・ステップ（平坦化段階）において、比較的容易にエッチングすることができること、また他の方法で除去することができることを意味する。硬質の層という用語は、その層が比較的研磨またはエッチングしにくいことを意味する。データ記憶層は、この硬質の層として機能する。
【００１３】
例えば、磁気光学設計の場合には、記録スタックは、窒化シリコンの頂層、および二酸化シリコンの頂層の両方を備えることができる。この場合、二酸化シリコン層は、窒化シリコンの硬質の層が、プロセスの終了時に必ず残留するようにするための犠牲層として機能する。別の方法としては、アルミニウムまたはアルミニウム合金の層を形成することもできる。この場合、アルミニウム・プラグは、（エンボシングによるサーボ情報により形成された）凹形状部または凸形状部を、二酸化シリコン、窒化シリコン、または類似のそのダイ電気層の隣接する層のどれよりも高くなるように充填する。アルミニウムの研磨速度は、二酸化シリコンの研磨速度より遥かに速いので、平らな面と等しいか、または若干低いレベルまで、エッチングまたは他の方法により除去することができる。この場合、二酸化シリコン、二酸化シリコン層は、過度の研磨レベルより少し低いレベルにすることができる。それ故、好適には、窒化シリコン層が保護され、二酸化シリコン層の一部が残り、一部が除去されることが好ましく、ピットを充填しているアルミニウム金属は、二酸化シリコンの非常に平らな頂面とほぼ同じ高さに隆起する。
【００１４】
十分な選択性により、適当な選択的除去プロセスを行うことができるのであれば、別の充填材料を類似のプロセスで使用することができる。この例の場合、アルミニウムは、犠牲層として機能する。シリコンの背面は、硬質の層として効果的に機能し、もっとゆっくりと除去される。他の実施形態の場合には、二酸化シリコン層を省略することができる。この場合、窒化シリコン層が、硬質の層として機能する。従来の磁気記録ディスクの場合には、凹形状部または凸形状部は、アルミニウム、ガラス、またはポリアミドのようなポリマ（重合体）といった非磁気材料、またはもっと高いか、または低い透磁性、飽和保磁力または磁化率を持つ磁気材料で充填して平滑に研磨することができる。この充填材料もまた、磁気記録ディスクの基本的な硬質の材料に対する、その除去可能な選択性に基づいて選択される。
【００１５】
本発明は、記憶ディスクと、少なくとも１つの層状第１材料と、層状第２材料と、層状第３材料とを備えることができる。この記憶ディスクは、基板を有する。この基板は、頂面と底面を備える。この頂面および底面は、凸状表面部分および凹表面状部分によって規定されている。この頂面の凸状表面部分および底面の凸状表面部分は、実質的に互いに平行な面に沿って配置されている。凹状表面部分は、前記平面の間に位置している。前記少なくとも１つの層状第１材料は、頂面と底面を備える。少なくとも１つの層状第１材料の底面は、凸状表面部分および凹状表面部分の上に位置している。前記少なくとも１つの層状第１材料の頂面は、凸状表面部分および凹状表面部分の上に位置していて、前記部分の上に延びている。前記層状第２材料は、頂面と底面を備える。層状第２材料の底面は、少なくとも２つの層状第１材料の頂面の上、および凹状表面部分の上に位置している。前記層状第２材料の頂面は、凸状表面部分および凹状表面部分の上に位置している。層状第３材料について説明すると、この層状第３材料は、頂面と底面を備える。層状第３材料の底面は、層状第２材料の頂面の上、および凹状表面部分の上に位置している。層状第３材料の頂面は、層状第２材料の頂面の高さに位置している。層状第３材料は、金属材料、ポリマ材料、または透明な材料を含むことができる。本発明の場合には、好適には、記憶ディスクは、最上（一番上の）層と最下（一番下の）層とを含むことが好ましい。この場合、一番上の層および一番下の層は、その全表面にわたってほぼ平らである。少なくとも１つの層状第１材料は、記憶層と読出し層を含むことができる。少なくとも１つの層状第１材料は、磁気材料を含むことができる。凸状表面部分および凹状表面部分は、サーボ・パターンを含むことができる。記憶ディスクは、複数のデータ・トラックを含むことができる。この場合、凸形状部は、メサまたは溝を備え、メサまたは溝は、複数のデータ・トラックの間に位置している。
【００１６】
本発明は、ディスク基板を有するディスク・ドライブと、充填材料とを含むことができる。ディスク基板は表面を備える。前記表面は、凸形状部および凹形状部を備える。前記凸形状部は一番上の高さ位置（レベル）を含む。充填材料は、凹形状部において、凸形状部の一番高いレベルと等しいレベルに充填される。前記ディスク・ドライブは、さらに、光源を含むことができる。この場合、光は、前記基板からの光の反射により、前記光源とディスク基板との間の光学通路に沿って伝播する。凸形状部および凹形状部は、サーボ・パターンを含むことができる。この場合、光は、サーボ・パターンから反射される。ディスク・ドライブは、さらに、記憶層および光源を含むことができる。この場合、光は、光源とディスク基板との間の光学通路に沿って伝播して記憶層を加熱する。
【００１７】
本発明は、ディスク基板を含む記憶ディスクを備えることができる。前記ディスク基板は表面を備える。該表面は、複数のサーボ・パターンを備える。このサーボ・パターンは、サーボ・パターンが位置するディスク基板の半径に比例する寸法を持つ。
【００１８】
凸形状部および凹形状部を含む記憶ディスク基板を使用する方法は、以下のステップを含む。すなわち、凸形状部および凹形状部を持つように前記基板を形成するステップと、前記凹形状部が、前記エッチング停止面とほぼ等しいか、またはそれより高い位置まで充填されるように、充填材料をエッチング停止面上に十分な厚さに形成するステップと、前記充填材料と前記エッチング停止面からなるほぼ平らな面を残すように、前記エッチング停止面を少し除去するか、または全然除去することなく、前記エッチング停止面上の前記充填材料を除去するように、前記充填材料を差動的に除去するステップである。
【００１９】
前記方法は、さらに、充填材料層を形成する前に、エッチング停止面の上に犠牲層を形成するステップを含む。 この場合、エッチング・ステップにより、充填材料および犠牲層は、ほぼエッチングされ、エッチング停止面と充填材料からなるほぼ平らな面が残る。エッチング停止面は、窒化シリコンを含むことができ、犠牲層は、二酸化シリコンを含む。
【００２０】
本発明は、ディスク基板を含む記憶ディスクを備えることができる。前記ディスク基板は表面を備える。前記表面は、凸形状部と凹形状部を含む。前記凸形状部は一番上のレベルを備える。本発明は、また、凹形状部を凸形状部の一番高いレベルとほぼ等しいレベルまで高くするためのディスク基板水準調整装置も備える。
【００２１】
当業者であれば、本発明の下記の説明を読めば、本発明の他の特徴および利点を理解することができるだろう。本発明は、本明細書に開示する特定の実施形態またはその任意の同等物に制限されない。何故なら、本明細書に記載した通り、本発明は、この時点で、既知および未知の多数の方法の中の任意の方法により使用することができるからである。
【実施例】
【００２２】
本発明は、関連する読出し／書込みヘッドの光学的経路の光学系、エレクトロニクスおよび／または質量および複雑さを軽減する一方で、データ・ディスク・ドライブの記憶容量を向上する。このシステムは、データの書込みおよび読出し動作中に、データ・ディスクをサーボ・トラックし、データ・ディスクを加熱するために、光学的素子が伝達する光、および実際の書込みおよび読出しのための誘導および磁気素子が伝達する光を使用する。
【００２３】
データ記憶ディスクは、種々の材料で充填され、および／または研磨することができる凹形状部および／または凸形状部を含むことができる。このようにして、データ・ディスク面に非常に近接して、空力的に浮揚状態に維持されている読出し／書込みヘッドに対して平滑な面が供給される。平滑な面を供給することにより、汚染物質の蓄積を低減または根絶することができる。凹形状部および／または凸形状部から反射した光学的信号を大きな振幅で供給することができるように、充填材料を光を反射するようにすることができる。凹形状部および／または凸形状部を充填するために使用した材料からの光の反射は、セクター識別およびトラック追跡のために使用することができる。さらに、凹形状部および／または凸形状部は、これらのパターンが配置されるデータ・ディスクの半径に比例する反射領域を供給するように形成することができる。従って、反射した光学的信号の周波数内容および／または振幅の変化を、データ・ディスクの半径全体にわたって、最小化することができる。
【００２４】
本発明の場合には、データ記憶ディスクは、さらに、データ記憶ディスクを含むデータ・トラックの間に配置されている一組の溝および／またはメサを含むことができる。データ・トラックに沿って、データを記憶するために使用するデータ領域マークの形状が、トラックの方向を横切る方向に限定され、好適な長方形または正方形にもっと正確に一致するように、熱により溝を形成し、データ・ディスクに当てられた光の効果を方向づける目的で、前記溝および／またはメサを使用することができる。従って、記憶密度およびＳＮＲは改善する。溝および／またはメサも充填材料で充填することができる。
【００２５】
本発明は、本願に開示する特定の実施形態またはその任意の同等物に制限されない。何故なら、本明細書に記載した通り、本発明は、この時点で、既知および未知の多数の方法の中の任意の方法により使用することができるからである。
【００２６】
図１について説明すると、この図は、本発明の一部として内蔵されているデータ記憶システムの基本素子である。図１は、少なくとも１つの回転データ記憶ディスク１０７上の、複数の半径方向に間隔を持つ、同心で円形のデータ・トラック１０３へデータの書き込みを行い、また前記トラックからデータの読出しを行うための、浮揚読出し／書込みヘッド１０６を移動させるアクチュエータ組立体１２０を備える記憶システム１００である。
【００２７】
図２ａについて説明すると、この図は、本発明のディスクのより詳細な図面である。本発明のある実施形態を説明するために、ディスク１０７の特定のデータ構造を説明する。
【００２８】
ディスク１０７の円周は、中心から、隣接して外側に向かって延びる、複数の、均一で、円周方向に間隔を持つ楔形のサーボ・セクター２１２に分割される。
【００２９】
対応する複数の楔形で間隔を持つデータ・セクター２１６が、サーボ・セクター２１２の各組の間に、円周方向に隣接して配置されている。データ・セクター２１６は、ディスク１０７の上に情報を記憶するために使用される磁気領域２８１からなる複数のデータ・ビット（マーク）を含む。磁気データ領域２８１マークは、データ・トラック１０３に沿って一定の直線間隔で分離している。データ・トラック１０３は、公称の一定の半径方向のデータ・トラック・ピッチＴｐにより、半径方向に間隔をおいて配置されている。
【００３０】
図１から図４ａ〜ｆを参照しながら、本発明のデータ記憶システムについて説明する。図１から図４ａ〜ｆは、サーボ・セクター２１２を読み出すための光学的素子、およびデータ・セクター２１６へデータを書き込み、データ・セクター２１６からデータ・ビットを読み出すための、光学的、誘導性の、磁気素子を備える、例示としての記憶システム１００の全体の構造を示す。
【００３１】
図１を見れば分かるように、システム１００は、一組の両面ディスク１０７と一緒に使用することができる一組の浮揚ヘッド１０６を含む。１つの浮揚ヘッド１０６は、ディスク１０７の各面用である。ヘッド１０６は、サスペンション１３０およびアクチュエータ・アーム１０５により、回転アクチュエータ・マグネットおよびコイル組立体１２０に接続していて、それにより、前記ヘッドは、ディスク１０７の面上に位置する。動作中、ディスク１０７は、浮揚ヘッド１０６と回転ディスク１０７との間に空力浮揚力を発生するために、スピンドル・モータにより回転する。空力は、各浮揚ヘッド１０６を、各ディスク１０７の面上で浮揚状態に維持する。浮揚力は、サスペンション１３０が供給する、等しくて、方向が反対のスプリングの力により対向している。動作していない場合には、各浮揚ヘッド１０６は、ディスク１０７の面から離れて、通常、ディスク１０７の面から離れている傾斜面（図示せず）上に、保管状態で静止している。
【００３２】
システム１００は、さらに、レーザ光学系組立体１０１、光学的スイッチ１０４、および一組の光ファイバ１０２を含む。光ファイバ１０２の各組は、一組のアクチュエータ・アーム１０５およびサスペンション１３０のそれぞれに沿って一組の各浮揚ヘッド１０６に接続している。
【００３３】
レーザ光学系組立体１０１は、当業者であれば周知のタイプのダイオード・レーザ源１３１を含む。前記レーザ光学系組立体１０１は、出力レーザ・ビーム１９１をレーザ源１３１から光学的スイッチ１０４の方向に向ける。レーザ光学系組立体１０１は、反射したレーザ・ビーム１９２を受信し、信号１４９として出力するために前記信号を処理する。
【００３４】
図３について説明すると、この図は、システム１００の代表的な光学通路のより詳細な図面である。好適な実施形態の場合には、代表的な光学通路は、光学的スイッチ１０４、一組の光ファイバ１０２の一方、および一組の浮揚ヘッド１０６の一方を含む。光学的スイッチ１０４は、出力レーザ・ビーム１９１を光ファイバ１０２の近い方の各端部の方向に向けるのに十分な選択性を供給する。出力レーザ・ビーム１９１は、光ファイバ１０２により、浮揚ヘッド１０６を各ディスク１０７上に沿って通過させるために、遠い方の各端部から出るような方向に向ける。
【００３５】
前記光学通路は、本来二方向性のものである。従って、反射したレーザ・ビーム１９２は、浮揚ヘッド１０６を通して、光ファイバ１０２の遠い方の端部の方向に向けられる。反射したレーザ・ビーム１９２は、光ファイバ１０２に沿って伝播し、その近い方の端部から出て、光学的スイッチ１０４により、選択的に転送され、レーザ光学系組立体１０１に送られ、その後で、サーボ・セクター２１２内に埋設されているサーボ情報を表わす信号に変換される。
【００３６】
図２ｂについて説明すると、この図は、通常のサーボ・セクターである。図２ｂは、通常のサーボ・セクター２１２の一部を拡大したものである。以下に、サーボ・セクター２１２を含む選択的にアクセス情報に、出力レーザ・ビーム１９１を供給する理由を簡単に説明する。サーボ・セクター２１２は、ディスク１０７のデータ・セクター２１６内のデータにアクセスすることができるようにする座標参照システムを含むコード化したサーボ情報を含む。好適な実施形態の場合には、各サーボ・セクター２１２を接続しているデータ・トラック１０３は、三種類のコード化された情報、すなわち、サーボ・タイミング・マーク（ＳＴＭ）２１７、データ・トラック・アドレス・マーク２３２、および精密円周位置エラー信号（ＰＥＳ）サーボ・バースト・マーク２５２を含む。以下に説明するように、サーボ・セクター２１２は、ディスク１０７を含む基板２４５（図２ｃ）の表面上にエンボスすることもできるし、凹形状部または凸形状部を含むように他の方法で形成することもできる。ディスク１０７のエンボシングおよび／または成形は、製造およびコストの点で有利であると思われている。ディスクを形成することができる材料のタイプは、当業者であれば周知のように、多数の刊行物に記載されている。
【００３７】
ある実施形態の場合には、サーボ情報は、凸形状部と凹形状部との組合せを含む。この場合、図の代表的な凹形状部をピット２１５で示す。他の実施形態の場合には、ピット２１５が供給する機能は、凸形状部により供給することができることを理解されたい。さらに、図では、ピット２１５は細長い形をしているが、ピット２１５は、例えば、円形または類似の形のような他の形をとることができることを理解されたい。好適な実施形態の場合には、ピット２１５は、複数のマスタ・トラック２１０ｍ、２１０ｍ＋１、２１０ｍ＋２……の中のいくつかのトラックに沿って書き込まれる。マスタ・トラックは、同心的に配置され、中心をもち、間隔が等しく、トラック・ピッチＴｐ／２により分離している。この場合、データ・トラック１０３は、複数のマスタ・トラックを１つおきに含む。
【００３８】
サーボ・タイミング・マークは、外径から内径に書き込まれたピット２１５の第１のパターンを含み、連続している半径方向のラインを形成するために、マスタ・トラック２１０ｍ、２１０ｍ＋１、２１０ｍ＋２……の中のあるものを含む。ディスク・ドライブ１００のディスク・ドライブ制御システム（ＤＤＣＳ）は、第１のパターンを検出する度に、サーボ・セクター２１２の開始をマークしている第１のパターンを認識するように構成することができる。
【００３９】
好適な実施形態の場合には、データ・トラック・アドレス・マーク２３２は、個々のピット２１５の第２のパターンを含む。第２のパターンは、ＤＤＣＳにより解読され、特定のデータ・トラック１０３を識別するためのアドレス・ポインタとして使用することができる。
【００４０】
好適な実施形態の場合には、位置エラー・マーク２５２は、個々のピット２１５の第３のパターンを含む。第３のパターンは四つの同心的に配置されている、セグメント２１１、２１２、２１３、２１４を含む。第３のパターンは、当業者であれば周知のようにトラック探索およびその後のプロセス中に、特定のデータ・トラック１０３上で、読出し／書込みヘッド１０６の位置を調整するために、位置エラー信号を入手するために使用される。
【００４１】
各ピット２１５は、制御される３つの寸法、すなわち、半径方向のピット幅（ｅｒｐｗ）、円周方向のピット幅（ｅｃｐｗ）およびピットの深さ（ｅｐｄ）を特徴とする。ピットの位置および大きさを制御し均一にすると、適当な制御アルゴリズムにより、ユーザが記録したデータの変動を補償するために、ＤＤＣＳに対するバイアスが確立される。
【００４２】
本発明のサーボ・セクター２１２は、自動利得制御フィールド（ＡＧＣ）を使用することもできるし、使用しないこともできる。好適には、サーボ・セクターのサイズを最も小さくするか、または同じように、データ・セクター２１６の記憶容量を増大するために、ＡＧＣフィールドは使用しないことが好ましい。
【００４３】
従来技術の場合には、ディスクの特定のデータ・トラック上にヘッドの位置を維持するために、回折情報を使用することができた。しかし、光ファイバを使用するシステムにおいては、回折情報は、光ファイバの光学的特性により、非常に大きく劣化する場合がある。本発明は、代わりに、ピット２１５からの反射率情報を使用する。ピット２１５は、ビームの振幅が、ディスク１０７から反射した光に比例して変化するように、反射したレーザ・ビーム１９２と打ち消し合うように干渉する。振幅の変化は、反射したレーザ・ビーム１９２内で起こり、信号１４９として出力するために、レーザ光学系組立体１００上で、周知の光学的および電気的検出技術により合計される。信号１４９は、ディスク１０７上のヘッド１０６の位置を維持するために、位置エラー信号（ＰＥＳ）として使用される。もちろん、光ファイバを使用しないシステムの場合には、データ・ディスクからの回折情報は、サーボ・トラッキング用に使用することができる。それ故、本発明は、ピット２１５に限定されずに、ピットの代わりに、例えば、溝等のような、他のサーボ・トラッキング・パターンからの回折情報を使用することもできる。
【００４４】
図４ａ〜ｎについて説明すると、これらの図は、本発明のヘッドの種々の図面である。図４ａ〜ｇの場合には、浮揚ヘッド１０６は、一組のディスク１０７の一方の記録／記憶層３５５上で使用されている。浮揚ヘッド１０６は、スライダ本体４４４、空気支持面４４７、反射性基板４００、および対物光学系４４６を含む。スライダ本体４４４は、対物光学系４４６、光ファイバ１０２、および反射性基板４００との間の作業距離を収容できる大きさを持つ。反射性基板４００は、例えば、精密トラッキングのために、レーザ・ビーム１９１、１９２をディスク１０７へ、またはディスク１０７から向けるように整合している反射面を含むことができる。ある実施形態の場合には、反射性基板は、共通譲渡の１９９７年４月１８日付の、「改良形の表面をミクロ機械加工したミラーを有するデータ記憶システム（Ｄａｔａ  Ｓｔｒａｇｅ  Ｓｙｓｔｅｍ  Ｈａｖｉｎｇ  Ａｎ  Ｉｍｐｒｏｖｅｄ  Ｓｕｒｆａｃｅ  Ｍｉｃｒｏ−Ｍａｃｈｉｎｅｄ  Ｍｉｒｒｏｒ）」という名称の、米国特許出願第０８／８４４，２０７号に記載してあるような、ミクロ機械加工したミラーを備えることができる。前記米国特許出願は、引用によって本明細書の記載に援用する。好適な実施形態の場合には、反射性基板４００は、（見ることができる部分に対向する、操作可能なミクロ機械加工したミラー組立体の、一方の側面上の反射性中央ミラー部分を表わす鎖線により、図４ａ内に示す）小型の（ある実施形態の場合には、３００平方ミクロン以下の）操作可能な反射性中央ミラー部分４２０を含む。ミクロ機械加工したミラーが小型で、軽量なので、軽量でプロファイルの低い浮揚ヘッド１０６を設計することができる。本発明で使用するように、回転軸を中心にして、操作可能な反射性中央ミラー部分４２０を回転することにより、一連の近接しているトラックを精密にトラッキングし、短時間で探索することことができるので、対物光学系４４６に伝達する前に、出力レーザ・ビーム１９１および反射したレーザ・ビーム１９２の伝播角度が変化する。横方向のトラックのデータ・トラック密度が増大するにつれて、ミクロ機械加工したミラーが供給するような精密なトラッキングの高い帯域幅で、低い質量の手段は有用であると考えられている。低質量で、高い帯域幅のミラーである、反射性中央ミラー部分４２０は、差動電圧を一組の駆動電極４０４、４０５に供給することにより回転する。前記電極上の差動電圧は、一組の軸方向のヒンジ４１０を中心にして、反射性中央ミラー部分４２０を回転させる静電力を発生し、焦点の合った光学的点３４８をディスク１０７の半径方向４５０に移動させる。例示としての実施形態の場合には、操作可能な反射性中央ミラー部分４２０の、約±２度の回転（約±４トラックに等しい）が、情報の記憶および読出しのための焦点の合った光学的点３４８の移動、トラックの追跡、およびあるデータ・トラックから他のデータ・トラックへの探索のために使用される。他の実施形態の場合には、操作可能な反射性中央ミラー部分４２０を他の範囲内で回転させることができる。回転アクチュエータ・マグネット、およびコイル組立体１２０（図１）への電流を調整することにより、おおまかなトラッ���ングを維持することができる。従来技術の場合には、従来の複数の円盤状のウィンチェスター磁気ディスクは、一組の各サスペンションおよび一つの一体のユニットとして、縦に１列に並んで移動するアクチュエータ・アームを使用する。一体のユニットとしての各浮揚磁気ヘッドは、他の浮揚磁気ヘッドに対して固定されているので、特定の磁気ディスク面のトラック追跡中に、他の磁気ディス面のトラック追跡を同時に行うことはできない。対照的に、本発明のある実施形態の場合には、一組のアクチュエータ・アーム１０５、および一組のサスペンション１３０の運動とは無関係に、本発明の一組の操作可能なミクロ機械加工したミラー組立体を独立して操作するために使用することができ、それにより、任意の所与の時点に、１つ以上のディスク面を使用して、情報を読み出したり、および／または書き込んだりするために、トラック追跡および探索を行うことができる。一組の同時に動作する、操作可能なミクロ機械加工した組立体４００によるトラック追跡および探索は、好適には、一組の別々の各精密トラッキングおよびミラー駆動エレクトロニクスを使用することが好ましい。
【００４５】
スライダ本体４４４は、工業規格の「ミニ」、「ナノ」または「ピコ」スライダを含むことができるけれども、別の大きさのスライダ本体４４４を使用することもできる。
【００４６】
光ファイバ１０２は、軸方向の開口部４４３に沿ってスライダ本体４４４に接続していて、対物光学系４４６は、垂直な隅の開口部４１１に沿ってスライダ本体４４４に接続している。開口部４４３および４４１は、溝、Ｖ形溝、または任意の他の適当な整合パターン、または光ファイバ１０２および対物光学系４４６を浮揚ヘッド１０６に接続し、整合するための手段として設計することができる。レーザ・ビーム１９１および１９２は、光ファイバ１０２、反射性基板４００および対物光学系４４６を含む、（ディスク１０７への、またはディスク１０７からの）光学的経路を横断する。光ファイバ１０２および対物光学系４４６は、焦点を結んだ光学的な点３４８としての問題の点の中に出力レーザ・ビーム１９１の焦点を結ぶように配置されている。その後で、光ファイバ１０２および対物光学系４４６を、紫外線硬化エポキシまたは類似の接着剤により、正しい位置に固定することができる。図の場合、光ファイバ１０２からなる光学的素子、対物光学系４４６、および反射性基板４００は、浮揚ヘッド１０６の縦の中央軸からずれている光学的経路に沿って整合しているが、他の実施形態の場合には、これらの光学的素子は、例えば、図４ｇに示すように、縦の中央軸のような、ある他の光学的経路任意の沿って整合させることもできる。
【００４７】
図４ｈ〜ｎについて説明すると、これらの図は、本発明のヘッドを備える追加の素子の平面断面図および側断面図である。本発明の好適な実施形態の場合には、浮揚ヘッド１０６は、さらに、導体素子Ｃ、シールド素子Ｓ１、シールド素子Ｓ２、およびパーマロイ極片Ｐ１、パーマロイ極片Ｐ２、磁気抵抗素子ＭＲ、およびプリ／消去マグネット１０６４を含む磁気素子を含むことができる。好適な実施形態の場合には、素子ＭＲは、従来の磁気抵抗素子よりも感度が高く、もっと狭いデータ領域マーク、それ故に、例えば、巨大磁気抵抗（ＧＭＲ）素子のような、狭いデータ・トラック・ピッチを読み出すことができるようにすることができる、ある種の磁気抵抗素子を備えることができる。ＧＭＲヘッド技術は当業者にとって周知のものであり、例えば、１９９２年９月発行の、磁気学に関するＩＥＥＥ会報２８巻、５号掲載の、ロバート・ホワイトの「巨大磁気抵抗：プライマー（Ｇｉａｎｔ  Ｍａｇｎｅｔｏｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ：Ａ  Ｐｒｉｍｅｒ）」に記載されている。前記論文は引用によって本明細書の記載に援用する。例示としての実施形態の場合には、素子ＭＲは、ＧＭＲ技術を使用しているが、本発明は、この実施形態により制限されるものではなく、例えば、回転弁素子等のような他のタイプの素子も、本発明の範囲に含まれることを理解されたい。
【００４８】
好適な実施形態の場合には、磁気極片Ｐ１、Ｐ２により、導体Ｃが発生する磁束を使用してデータを書き込み、素子Ｓ１、ＭＲ、Ｓ２によりデータを読み出す。例示としての実施形態の場合には、前記素子は、点３４８により、記録／記憶層３５５内に形成されている、横方向の温度プロファイル２７９上を延びるように、正しく位置している１ミクロンの厚さ、および光学的点３４８が、反射性基板４００により前後に走査される場合に、前記素子により、読出しおよび書込みを行うことができる８ミクロンの幅を持つ。
【００４９】
狭いデータ・トラック・ピッチを読み出すために、本発明は、多数の問題を解決する。第一の問題は、データ・トラックが近接している場合には、データ・トラッキングに対して、例えば、非常に高いサーボ・トラッキング・エラー拒否を実行しなければならないという問題である。例えば、トラック・ピッチが１ミクロンである場合には、２ｋＨｚ以上の分割周波数を必要とする場合がある。本発明の場合には、この問題は、前記の反射性基板４００のある実施形態のところで説明した、ミクロ機械加工したミラーの精密トラッキング機能により解決した。その結果、従来技術の少なくとも１０倍程度の改善により、高速精密トラッキングを達成する。
【００５０】
第二の問題は、ディスクがフラッタを起こしても、スピンドル・ベアリングが反復できない心振れを起こしても、半径方向および直径方向の位置サーボ・パターンの書込み（サーボ書込み）を正確に行わなければならないという問題である。０．８ミリの厚さの３．５インチのディスクの場合には、サーボ書込み精度は、約０．２ミクロン程度と予想することができる。本発明の場合には、この問題は、サーボ・パターンのほぼ完全なパターンを、少なくとも５ナノメートルの精度で、達成することができるように、前記ピット２１５の説明を参照して解決した。
【００５１】
第三の問題は、データを書込むと約０．３ミクロン程度のデータ・トラックの面消去が行われる場合があるという問題である。記録／再生の正しい動作の場合には、古い情報を消去するために、面消去は望ましいものである。しかし、面消去は書込み素子のギャップ幅内でスケールし、ギャップ幅は、好適には、できるだけ高いことが好ましい、必要な磁気データ領域密度により決まる。
【００５２】
最後の問題は、ヘッド設計は、許容誤差に関連する問題を引き起こすという問題である。磁気ヘッド素子を製造する際のフォトリソグラフィの許容誤差は、素子の厚さの約１０％である。ヘッド素子の厚さが４ミクロンである場合には、許容誤差は０．４ミクロンになる。
【００５３】
前記の最後の２つの問題は、以下に説明するように、本発明により解決される。
【００５４】
図５ａ〜ｃについて説明すると、これらの図は、本発明はの記録層および読出し層である。以下に、ディスク１０７のデータ・セクター２１６を含むデータ・トラック１０３から情報に選択的にアクセスするためには、出力レーザ・ビーム１９１をどのように使用したらいいのかを簡単に説明する。
【００５５】
好適な実施形態の場合には、ディスク１０７は、記録層２０２および読出し層２０４を有する相互に作用する少なくとも２つの磁気層を含む、ある種の媒体を備える。例示としての媒体は、磁気静電媒体または媒体に接続している交換機を備えることができる。記録層２０２は、好適には、必要なデータ・ビット密度をサポートする、飽和保磁力の高い材料であることが好ましい。飽和保磁力の高い記録層の利点は、この層が超常磁性制限（すなわち、領域領域が、相互に消磁する傾向）に打ち勝つための電位を持っていることである。好適には、飽和保磁力は、６５℃以下の温度において、記録層２０２内の磁気領域マークに、書き込みを行うことができない程度に、十分高いことが好ましい。しかし、記録層２０２を出力レーザ・ビーム１９１により加熱することによって、好適には、記録層２０２の飽和保磁力が、ビットを、素子Ｐ１，Ｐ２、Ｃにより、記録層２０２内の（以後、データ領域マーク２８１と呼ぶ）磁気領域を含む記録位置に、書き込むことができる程度に十分低下することが好ましい。記録層２０２が、（例えば、ＣｏＣｒのように）水平方向に異方性を持っている実施形態の場合には、Ｐ１、Ｐ２、Ｃ素子は、平面配向（図５ｂ）により、データ領域マーク２８１を縦方向に配向することを理解されたい。その場合、記録層２０２が、（例えば、ＴｂＦｅＣｏのような）、垂直方向に異方性を持っている材料を含む場合には、データ領域マーク２８１は、平面配向（図５ｃ）からずれて、垂直方向に配向される。
【００５６】
好適な実施形態の場合には、読出し層２０４は、その磁気結晶の異方性の関数である、温度依存性を持つある種の媒体を含むことができる。しかし、層２０４は、また、熱に応答し、読出し層２０４は、記録層２０２とは異なる方法で応答する。
【００５７】
ある実施形態の場合には、読出し層２０４は、例えば、引用によって本明細書の記載に援用する、議事録ＳＰＩＥ１４９９．２０９（１９９１年）掲載の、Ｋ．アラタニ等が報告しているように、加熱しない場合、下に位置する、記録層２０２内のデータ領域マーク２８１から出ている磁束を、読み出すことができないように磁化される。この実施形態の場合には、データ領域マーク２８１を読み出すために、読出し層２０４は、出力レーザ・ビーム１９１により、記録層２０２が書込みのために加熱される温度以下の温度に加熱される。このような加熱の際に、ディスク１０７が回転するにつれて、温度プロファイル２７９が、出力レーザ・ビーム１９１により、読出し層２０４内に形成される。この実施形態の場合には、温度プロファイル２７９に沿った特定の温度において、読出し層２０４内に開口部５８０が形成される。この開口部を通して、開口部の下のデータ領域マーク２８１から出ている磁束が、結合して、上の位置する読出し層２０４内の磁気領域と垂直方向に整合し、読出し層２０４内の磁気領域マークを、その後で、ヘッド１０６の素子Ｓ１、ＭＲ、Ｓ２により検出することができる。読出し層２０４の熱時定数は、好適には、光学的点３４８が発生した熱が、時間の経過につれて発散しないで、ヘッド素子ＭＲ、Ｓ１、Ｓ２が前記点を通過するように、長いことが好ましい。この実施形態の場合には、データ領域マーク２８１からの磁束は、開口部を形成するために、出力レーザ・ビーム１９１により照射されている間だけアクセスすることができると理解されたい。好適には、開口部は、点３４８の直径より小さく、それ故、出力レーザ・ビーム１９１が、トラック方向の解像度を制限しないが、横方向のデータ・トラック１０３の方向（半径方向）の読出し解像度を定義することが好ましい。
【００５８】
他の実施形態の場合には、媒体１０７は、光学点３４８により適当な温度に加熱された場合、記録層２０２内の、下に位置するデータ領域マーク２８１からの磁束が、結合して、読出し層２０４内の磁気領域を整合するが、前記の実施形態とは異なり、出力レーザ・ビーム１９１への電力の供給をストップした場合、転写層２０４内の磁気領域が、整合した配向のまま残る。この実施形態の場合には、プリ／消去マグネット１０６４を、転写層２０４内の磁気領域の以降の再整合／消去のために、ヘッド１０６の後縁部上に位置させることができる。例示としての実施形態の場合には、プリ／消去マグネット１０６４は、前記再整合／消去のために十分な磁界強度を供給するような、希土材料を含む。他の実施形態の場合には、同様に、プリ／消去マグネット１０６４を、ヘッド素子１０６の前縁部、またはヘッド１０６の上、またはヘッド１０６の外側に、位置させることができることを理解されたい。消去されるまで、磁気領域は、読出し層２０４内で配向されたままの状態でいるので、この実施形態の場合には、読出しの際に、前記熱的開口部５８０に依存しないですむことを理解することができるだろう。読出し層２０４の室温での飽和保磁力は、記憶層２０２には影響を与えないが、プリ／消去マグネット１０６４により、消去することができるように選択される。何故なら、読出し層２０４内の磁気領域は、消去されるまで配向状態で残り、素子Ｓ１、ＭＲ、Ｓ２の製造が容易になるからである。何故なら、前記素子は、光学系４４６に近接して設置する必要がないからである。
【００５９】
他の実施形態の場合には、媒体１０７は、使用することができるアモルファス磁気材料の１つの層を含むことができる。この実施形態の場合には、比較的厚い（〜１００ナノメートル）適当な希土遷移金属（ＲＥ−ＴＭ）の１つの層を、レーザの助けを借りる熱磁気書込み、およびヘッド１０６を含む素子による読出しの両方のために調整することができる。フェリ磁性ＲＥ−ＴＭフィルムの組成は、補償温度が室温に近く、媒体１０７を安全に記憶するためには、高い飽和保磁力を供給し、書込みを行うことができるように、高い温度では低い飽和保磁力を供給するように選択される。これと同じ設計は、室温の近くで、ゼロに近い残留磁化（そして、読出し信号なし）、読出しビームのかなり高い温度において、（小さな隣接するトラック・クロストークを伴う）データ・トラックの選択的読出しのために十分な磁化を持つ。このような媒体については、米国、カリフォルニア州モンテレーで、１９９９年１月１０〜１３日に開催された、ＭＯＲＩＳ磁気光学的記録国際シンポジウムで発表された論文１３−Ｂ−０５、カタヤマ他の、「レーザの力を借りる読出し／書込み技術を使用する、新しい磁気記録媒体（Ｎｅｗ  Ｍａｇｎｅｔｉｃ  Ｒｅｃｏｒｄｉｎｇ  Ｍｅｄｉａ  Ｕｓｉｎｇ  Ｌａｓｅｒ  Ａｓｓｉｓｔｅｄ  Ｒｅａｄ／Ｗｒｉｔｅ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ）」という名称の論文に記載されている。
【００６０】
要するに、出力レーザ・ビーム１９１および反射したレーザ・ビーム１９２は、浮揚ヘッド１０６を特定のデータ・トラック上の中心に維持するために、光学的サーボ・システムの一部として使用される。従来技術の光学的ドライブとは異なり、出力レーザ・ビーム１９１は、記録層２０２および読出し層２０４を加熱するために使用される。読出し層は、書込み温度より低い温度に加熱された場合、浮揚ヘッド１０６が、開口部５８内の磁気領域の配向を検知することができるように、データ領域マーク２８１を記録層２０２から読出し層２０４にコピーする。ヘッド１０６を備える素子の大きさは、トラック１０３のピッチより広いけれども、出力レーザ・ビーム１９１が形成する温度プロファイルは、好適には、（トラックを横断する方向に）書き込んだデータ領域マーク２８１の縁部を形成することが好ましい。それ故、データ領域マーク２８１を、前記マークを書き込むことができる幅よりも狭く読み出すことができ、システム１００のトラック記憶密度が増大する。
【００６１】
しかし、実際には、出力レーザ・ビーム１９１が、層２０２、２０４に供給する熱は、加熱された領域が、熱素子Ｐ１、Ｐ２、Ｃ、Ｓ１、ＭＲ、Ｓ２の縁部の下を通過する、遷移時間中に拡散する傾向がある。熱は、開口部５８０が、読出しおよび書込みのための素子である、ヘッド素子Ｐ１、Ｐ２、Ｃ、Ｓ１、ＭＲ、Ｓ２の下を十分遠くまで延びるように形成することができるように、拡散することが望ましい。しかし、熱拡散のために、開口部５８０を形成する熱勾配は、傾斜の急なものであってはならないし、そのためデータ領域マーク２８１の縁部は、うまく制御できないし、形成することができない。ヘッド素子Ｓ１、ＭＲ、Ｓ２によりデータを読み出すために、データ領域マーク２８１は、好適には、まっすぐな縁部を持つことが好ましく、データ・トラック１０３の間に重複があってはならない。
【００６２】
通常、層２０２、２０４は、垂直（軸）方向、および横（平面）方向に、異なる熱拡散速度を持つ。
【００６３】
横方向への拡散加熱プロセスを理解するために、出力レーザ・ビーム１９１によるディスク１０７の表面の加熱を、平らな移動する面上に粘性流体を注ぐプロセスに例えることができる。この場合、前記面上の流体の高さは温度に対応する。この例えから、流体は、一定の高さの横方向の温度プロファイルの等斜褶曲は、広がる涙のように見えるように広がる。図４ｈは、出力レーザ・ビーム１９１により形成された、例示としての横方向の温度プロファイル２７９を示す。
【００６４】
垂直拡散プロセスを理解するために、温度プロファイル２７９は、図５ａに示すようなものであり、ディスク１０７は、そこを通して流体が流れることができるスクリーンと見なすことができる。垂直方向の流れは、もっと急な勾配（流体の高さの変化）を形成する。垂直方向の流れが高いと、ディスク１０７上の隣接するデータ・トラック１０３は、少し加熱されるが、これは流体の高さと見なされる。それ故、垂直方向から水平方向への拡散速度を調整できないと、隣接するデータ・トラック１０３は、重ね書きされ、および／または不規則な形のデータ領域マーク２８１が形成される恐れがある。それ故、素子Ｓ１、ＭＲ、Ｓ２により正しく読み出すためには、データ領域マーク２８１の形成を制御することが望ましい。
【００６５】
本発明は、ディスク１０７のデータ・トラック１０３の間に、溝またはメサ２６６を供給することにより、前記の垂直方向および水平方向の熱の拡散の望ましくない影響を最小限度に少なくするか、および／またはディスク１０７の、データ・トラック１０３の間の熱伝導を阻止しおよび／または方向を変えることにより制御し、それにより、ヘッド１０６の素子による書込みおよび読出しを改善する。溝またはメサ２６６の使用については、以下に説明するが、まず、ピット２１５についてさらに説明する。
【００６６】
図６ａ〜ｄについて説明すると、これらの図は、凸形状部および凹形状部の形成、およびディスク１０７の基板２４５への前記形状部の以降の転写のためのステップを示す。前記ステップは、ポリカーボネートのような材料のプラスチック基板を作るための従来の射出成形技術、または研磨したガラスまたはアルミニウムの基板の上の比較的薄いポリマ層のエンボシングのような他の技術の使用を含む。別の方法としては、ガラスまたはアルミニウムのような基板上に感光性マスク層を塗布し、必要な領域および感光層をフォトリソグラフィにより形成し、反応性イオン・エッチングまたはイオン・ミリングを行い、その後で、感光層を除去することにより、パターンを形成することができる。もう１つの別の方法としては、必要な厚さの感光層を基板材料の上に塗布し、フォトリソグラフィ・ステップにより、感光層内に直接ピットを形成する方法もある。磁気光学、光学または磁気を含む、他のタイプのドライブの基板に、ピット・パターンを形成する他の方法を定義することができ、またはすでに定義したが、本発明およびその一部を拘束しない。
【００６７】
上記のすべての技術および他の類似の技術の場合には、ガラス基板内への差動エッチングを除けば、例えば、ピット２１５を使用する実施形態の場合のように、通常は、プラスチックまたはアルミニウムまたは相当物のような、比較的柔らかい基板に前記パターンを形成することができる。後者の差動除去ステップの場合には、例としては、化学的機械的研磨（ＣＭＰ）があるが、準備中のディスクの仕上げにできるだけ近く形成するために、基板上に比較的硬く、研磨に抵抗性を持つ層が必要になる。
【００６８】
例えば、図６ａ〜ｄの場合には、本発明のディスク１０７において、記録層の熱的性能、磁気的性能、光学的性能を制御するために、一連の層を使用することができる。通常の第一の面設計の際の前記一連の層は、例えば、アルミニウムのような熱拡散のための下の層６１０、一番下の誘電層６１２、記録層２０２、読出し層２０４、および頂部誘電層６２０を含むことができる。例示としての実施形態の場合には、これら各層の厚さは、約５０ナノメートルである。以下に説明するように、誘電層６２０は、窒化シリコン層６９９および／または比較的研磨に強く、そのため、差動除去プロセスに対して硬い層として機能することもできる、スパッタされた二酸化シリコン層６１８を含むことができる。図６ｂは、このステップ後の断面図である。もう一度、これは単なる例示としての一連の層であること、本発明は、前記の一連の層の使用に制限されるものではなく、他の磁気光学的、または磁気記録ディスクと一緒に使用するために、容易に修正することができることを思いだしてほしい。例えば、基板が比較的柔らかいある実施形態の場合には、窒化シリコン層（図示せず）を、基板２４５と熱拡散層６１０との間に使用することができる。
【００６９】
光学的データ記憶ディスクのための従来のエンボシング・プロセスの場合には、各ピットの深さは、通常、例えば、赤色光の波長の約１／４、または約１６０ナノメートルである。それ故、従来のピットを使用した場合には、ピットの深さの許容誤差の変化により、検出された反射信号が変動することになる。対照的に、本発明の場合には、ピット２１５からの信号１４９（図１）は、充填材料の反射率の関数になり、従来技術のピット深さに対して必要な比較的厳格な許容誤差は要求されない。
【００７０】
好適な実施形態の場合には、二酸化シリコン層６１８および窒化シリコン層６９９の両方が使用される。二酸化シリコン層は、化学的研磨または下記の他のエッチング・プロセス終了後に層の厚さが必ず正しくなるように、犠牲層として使用される。好適な実施形態の場合には、充填材料６３０が塗布され、または他の方法により、層６１０、６１２、２０２、２０４、６１８、６９９の頂部上に形成される。例えば、ある充填材料６３０を、アルミニウムまたはアルミニウム合金スパッタすることができる。例示としての厚さは、各ピット２１５の深さの約２倍である。例えば、ピットの深さ約１６０ナノメートルである場合、充填材料６３０の厚さは約３００ナノメートルである。図６ｃは、充填材料６３０で塗布された基板２４５の断面図である。次のステップにおいて、ディスク１０７に対して差動除去プロセスが行われる。このステップにおいて、充填材料６３０が除去されるが、もっと硬い二酸化シリコン層６１８により除去プロセスは停止するか、ほぼ停止する。半導体インターナショナル、１／９５において、ワング（ＷＡＮＧ）他の論文「二重ダマシーン・アルミニウム相互接続構造体の化学的機械的研磨（Ｃｈｅｍｉｃａｌ−Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ  Ｏｆ  Ｄｕａｌ  Ｄａｍａｓｃｅｎｅ  Ａｌｍｉｎｕｍ  Ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔｓ  Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ）」に記載されているように、集積回路産業用に開発されたＣＭＰプロセスによる研磨は、有用なプロセスである。このプロセスは、充填材料６３０と二酸化シリコン層６１８との間に、約１００の研磨選択性を供給するために、市販の装置および材料を使用する。それ故、この特定の実施形態の場合には、充填材料３００ナノメートルすべて、および研磨上の５０％を研磨する際には、好適には、犠牲層である二酸化シリコン層６１８の２ナノメートル以下を除去することが好ましい。結果として得られる面は、ほぼ平らであるが、ピット２１５は充填材料６３０で充填されている。次に、二酸化シリコン層６１８が、湿式化学的エッチング剤によりエッチングされる。このエッチング剤は、好適には、下に位置する窒化シリコン層６９９を目に見えるほどにはエッチングしないことが好ましい。
【００７１】
好適には、この最後のステップの後で、図６ｄに示すように、ディスク１０７の表面は、層６２０の厚さ（恐らく、１０〜１５ナノメートル）または例示としての実施形態の場合には、従来技術より１０以下の係数にほぼ等しい最大高さの外乱を持っていなければならない。それ故、従来技術とは対照的に、本発明のディスク１０７は、外乱を持たない浮揚ヘッド１０６に表面を示し、それにより、ヘッドは安定に浮揚し、および／または浮揚の高さが低くなる。このことは、当業者であれば、近傍タイプの光学的データ記憶用途および本発明の浮揚ヘッド１０６に有利であることを理解することができるだろう。ピット２１５は、反射性材料により充填されているので、反射した信号１９２は、従来技術の回折サーボ・トラッキング方法と比較した場合、より大きな振幅を持つ。例えば、例示としての実施形態の場合には、振幅は３倍になる。さらに、本発明のピット２１５は、例えば、その堆積により時間の経過につれて信号１４９が劣化する、ディスク潤滑油のような、ディスク１０７自身からの粒子状の物質のようなソースから汚染を受ける凹部を持っていない。
【００７２】
他の改良について説明すると、窒化シリコン層６９９の厚さの少しの減少は許容することができる場合には、犠牲層である二酸化シリコン層６１８を必要としないし、頂面はさらに平らで、平滑である。
【００７３】
図７ａについて説明すると、この図は、一定の半径を持つピットからの信号である。既に説明したように、本発明のサーボ・セクター２１２は、自動利得制御フィールド（ＡＧＣ）を使用しても、使用しなくてもよい。ＡＧＣフィールドを使用しない場合で、ピットが、対応するディスクの半径上で一定の大きさである場合には、ディスクの外径よりも内径のところでの速度が遅いために、ピットからの信号が変化する恐れがある。図７ａは、代表的な充填していないピット、および対応するディスクの外径および内径のところからの、代表的なサーボ信号を示す。図を見れば分かるように、前記信号のパルス幅は変化する場合があり、その特性は、ディスク上でのヘッドの正確な位置決めに影響を与える恐れがある。
【００７４】
図７ｂについて説明すると、この図は、一定でない半径を含むピットからの信号である。好適な実施形態の場合には、ピット２１５は、ピット２１５が配置されている、ディスク１０７の半径に比例する大きさ、例えば、ある半径の反射性面の領域を含む大きさを持つことができる。それ故、好適には、図７ｂのピット２１５からの信号１４９は、ディスク１０７上のピット２１５の位置に無関係に、類似のパルス幅を持つことが好ましい。従って、ピット２１５からのパルスからのサーボ信号１４９の変動は、最小限度に小さくなる。パルスがサンプリングされ、積分されるデジタル・サーボ・チャネルを使用するシステム１００のある実施形態の場合には、低速のサンプリング速度を使用することができる。何故なら、外径から入手するパルス幅は、好適には、ディスク１０７の内径から入手する、もっと幅の広いパルス幅と同じにすることができるからである。ピットが配置されているディスク１０７の半径に比例する大きさを持つピットも、ピットからの反射ではなく、回折を使用するドライブでのように、ピットが充填材料で充填されていない実施形態の場合には、役に立つことを理解されたい。
【００７５】
図８ａについて説明すると、この図は、凹形状部および凸形状部を含む基板を通して見た端部である。図８ａは、ピット２１５を充填するためのプロセスを、同様に、溝２６６を充填するために、使用することができることを示す。それ故、ピット２１５を充填材料６３０で充填することから得られる同じ利点の中のあるものを、同様に、溝２６６を充填するのにも使用することができる。例えば、浮揚ヘッド１０６をディスク１０７上に浮揚状態に維持するために、平らな面を形成することによる利点、および汚染物質の蓄積を低減することによる利点を使用することができる。
【００７６】
ディスク１０７のデータ・トラック１０３の間の充填された溝またはメサ２６６により、本発明は、その他の利点を持つことができる。データ・トラック１０３の間の溝２６６の、アルミニウムまたは金属のような、導電性が高く、熱容量の高い充填材料は、ヒートシンクのような働きをし、以下に説明する導電性が低く、熱容量の低い充填材料は、半径方向の熱の流れを阻止するために、データ・トラック１０３の間の垂直な壁のような働きをすることができるという例えから、上記利点について理解することができるだろう。
【００７７】
シミュレーションにより、アルミニウムのような導電性高い充填材料６３０が、点３４８が発生した熱を拡散し、この拡散により、データ領域マーク６８１の幾何学的形状が、マークの書込み動作中、その好適な長方形または正方形の形を失うことがわかった。一方、導電性の低い充填材料は、データ領域マークの縁部をもっと真っ直ぐにし、そのため、溝２６６に垂直になり、これらの溝のところで止まっている。従って、アルミニウムは充填材料６３０としては最適なものではない。
【００７８】
例示としての実施形態の場合には、データ・トラック１０３の間の溝２６６は、比較的狭い幅を持ち、５：１を超えるアスペクト比を持ち、それにより、溝２６６の垂直方向の長さが、１００〜１０００ナノメートルに制限される場合がある。薄い層として塗布された場合、反射性を持ち、前記寸法およびアスペクト比をサポートすることができる、ある既知のタイプの充填材料としては、金属（すなわち、前記アルミニウム）およびある種のタイプのダイ・ポリマ等がある。しかし、すでに説明したように、金属は、ヒートシンクとしては、望ましくない働きをする。ダイ・ポリマは、低い導電性を持ち、そのため、充填材料として使用することができるが、研磨するのが困難である。ガラスは低い導電性を持っているので、使用可能なもう一つの材料である。しかし、ガラスは、例えば、サーボ・トラッキング用に回折情報を使用する光学的ドライブでのように、高い反射率が望ましくない実施形態で使用することができる。
【００７９】
図８ｂ〜ｅについて説明すると、これらの図は、溝を持つおよび溝を持たない媒体に出力レーザ・ビームを照射した場合の、熱の拡散のシミュレーションである。すでに説明したように、従来技術の媒体に光のビームを照射すると、データ領域マーク２８１の形成に悪影響を与える温度プロファイルが形成される場合がある。図８ｂ〜ｃは、従来技術により形成される通常の開口部の熱プロファイルを示す。一方、図８ｄ〜ｅは、溝２６６を含むディスク１０７を使用した場合に形成される温度プロファイルを示す。図８ｆの重複している各温度プロファイルから分かるように、本発明の溝２６６を含むディスクでの方が、温度勾配は急である。従って、データ領域マーク２８１は、トラック方向およびトラックを横断する方向によりよく形成されている。それ故、本発明の溝２６６は、データの読出し動作中、ヘッド１０６のＳ１、ＭＲ、Ｓ２素子に、より密な磁束密度が供給されるように、データ領域マーク２８１が、好適な長方形および正方形の幾何学的形状を持つように、熱の拡散を方向づけ、制御する働きをする。トラックを横断する方向に、データ領域マーク２８１を封入することにより、広い幅での書込み、および狭い幅での読出し中に、ヘッド素子ＭＲへの均一な背景ノイズを最小にすることができる。それにより、従来技術のそれと比較した場合、データ記憶密度をより高くすることができる。
【００８０】
図９ａ〜ｅについて説明すると、これらの図は、メサおよび凸部パターンを含むディスクを示す。図９ａ〜ｅは、光学的点３４８が発生した熱を運ぶ別の方法を示す。この場合、データ・トラック１０３は、溝の間ではなく、メサ２６６の間に配置される。この実施形態の場合には、メサ２６６は、例えば、ガラスのような基板２４５と同じ材料を含むことができる。メサ２６６を形成中、プロセスは、サーボ・セクター２１２のパターンおよびメサ２６６の形成を一緒に行うために、ディスク・フォーマットを逆マスタするために、負のレジストの使用を含むことができる。この実施形態の場合には、サーボ・セクター２１２のパターンは、ピットではなく、凸状のパターン２１５を含むことができることを理解されたい。
【００８１】
上記説明を思いだしてほしい。ディスク１０７は、下記の順序、すなわち、アルミニウム、一番下の誘電層、記憶層、読出し層、頂部誘電層の順序で形成される材料の複数の層を含むことができる。それ故、メサ２６６を含むディスク１０７の例示としての製造プロセスは、メサ２６６およびサーボ・パターンが、５０〜１００ナノメートルのパターン深さを持つように、ガラス基板２４５をマスタするステップと、基板２４５の上にアルミニウムまたはパーマロイ（ニッケルおよび鉄）の層６１０を形成し、ガラス基板２４５の面をエッチング停止面として使用して、アルミニウムまたはパーマロイを、化学的機械的に研磨するステップと、誘電層を形成するステップと、記憶層２０２および読出し層２０４を形成するステップと、窒化シリコン層６９９の不動態化層を形成するステップとを含むことができる。
【００８２】
メサ２６６は、好適には、熱伝導アルミニウム層６１０の半径方法の熱の伝導を中断するような働きをすることが好ましい。記録層２０２、２０４は、比較的薄く、下に位置する層として、熱の伝導率が約２０％低いので、これらの層は、熱的にアルミニウム層６１０に接続している。それ故、記録層２０２、２０４を通して、半径方向にある程度の熱の伝導が行われても、熱に対する優れたバリヤを形成するためのトラックの間のメサ２６６の縁部のところで熱の伝導は中断される。
【００８３】
出力レーザ・ビーム１９１の約５０％は、記録層２０２、２０４を通過するものと予想される。出力レーザ・ビーム１９１は、トラック１０３の中央のアルミニウムにより反射されるか、基板２４５により吸収される。通常、入射光の約２０％は、トラック１０３の中央部で反射され、入射光の約１０％だけがメサ２６６のところで反射される。それ故、要件により、入射光の吸収対サーボ信号１４９の間で折り合いをつけなければならない。反射のこの差は、回折情報を使用する実施形態の場合、サーボ・トラッキング用に使用することができることを理解されたい。
【００８４】
図９ｂ〜ｅについて説明すると、これらの図は、メサを含む、およびメサを含まないディスクの熱プロファイルを示す。図９ｃ〜ｅは、トラックの中央部（各グラフの左上の隅）のところで、全幅が最大高さの半分（ＦＷＨＭ＝５５０ナノメートル）の１ミリワットの焦点スポット３４８である出力レーザ・ビーム１９１を３ナノ秒照射した後、６０ナノ秒、９０ナノ秒および１５０ナノ秒の時点での、三つのスナップショットのディスク１０７の、例示としての温度プロファイル分布である。媒体１０７の深さは、Ｙ方向のものであり、ディスクの半径方向はＸ方向である。グラフの左の縁部は、３５０ナノメートルのトラックの１／２の点である。ディスク１０７のフィルム構造体は、ポリカーボネート基板上の、８５ナノメートルの窒化シリコン、２０ナノメートルの記憶および読出し層、５５ナノメートルのアルミニウムである。基板のメサ２６６の延長部は、記憶および読出し層の底部の方向に隆起していて、そのため、アルミニウム層が破壊される。メサの幅は、約８０ナノメートルであり、その中心は、図９ｃ〜ｅの右の縁部から約２０％中央よりである。
【００８５】
図９ｅは、出力レーザ・ビームを照射してから、６０ナノ秒後の、溝またはメサを含まないディスクの垂直温度プロファイル分布である。ディスクの熱の勾配は非常にゆるやかである。図９ｄの温度およびステップ当りの温度は、前の図９ａのそれの約１／３であることに留意されたい。このことは、メサ２６６を含むディスク１０７の場合には、記憶および読出し層のところの温度プロファイル分布は、トラック１０３の中心部において非常に均一であること、およびトラックの縁部のところでの熱の勾配が急であることを示す。
【００８６】
熱を発生するために電力が連続的に供給される例示としての実施形態の場合には、熱は、波として、メサ２６６の間を伝播し、この場合、点３４８の後ろ４ミクロン、または１マイクロ秒のところのメサ２６６の間に残留する熱は、必要な場合には、ヘッド１０６の読出し／書込み素子の下を通過する。
【００８７】
当業者であれば、本明細書を読めば、本発明の他の特徴および利点を理解することができるだろう。それ故、本発明の範囲は、特許請求の範囲によってのみ制限される。
【図面の簡単な説明】
【００８８】
【図１】データ記憶システムの基本的な素子である。
【図２ａ】本発明のディスクの詳細図である。
【図２ｂ】通常のサーボ・セクターである。
【図２ｃ】本発明の記憶層および読出し層である。
【図３】代表的な光学的経路である。
【図４ａ】本発明のヘッドの図面である。
【図４ｂ】本発明のヘッドの図面である。
【図４ｃ】本発明のヘッドの図面である。
【図４ｄ】本発明のヘッドの図面である。
【図４ｅ】本発明のヘッドの図面である。
【図４ｆ】本発明のヘッドの図面である。
【図４ｇ】本発明のヘッドの図面である。
【図４ｈ】本発明のヘッドの図面である。
【図４ｉ】本発明のヘッドの図面である。
【図４ｊ】本発明のヘッドの図面である。
【図４ｋ】本発明のヘッドの図面である。
【図４ｌ】本発明のヘッドの図面である。
【図４ｍ】本発明のヘッドの図面である。
【図４ｎ】本発明のヘッドの図面である。
【図５ａ】本発明の記憶層および読出し層である。
【図５ｂ】本発明の記憶層および読出し層である。
【図５ｃ】本発明の記憶層および読出し層である。
【図６ａ】サーボ・パターンの形成ステップである。
【図６ｂ】サーボ・パターンの形成ステップである。
【図６ｃ】サーボ・パターンの形成ステップである。
【図６ｄ】サーボ・パターンの形成ステップである。
【図７ａ】サーボ・パターンからの信号である。
【図７ｂ】サーボ・パターンからの信号である。
【図８ａ】凸状および凹形状部を含む基板である。
【図８ｂ】溝を含まない、および溝を含む媒体に出力レーザ・ビームを当てた場合の熱の拡散のシミュレーションである。
【図８ｃ】溝を含まない、および溝を含む媒体に出力レーザ・ビームを当てた場合の熱の拡散のシミュレーションである。
【図８ｄ】溝を含まない、および溝を含む媒体に出力レーザ・ビームを当てた場合の熱の拡散のシミュレーションである。
【図８ｅ】溝を含まない、および溝を含む媒体に出力レーザ・ビームを当てた場合の熱の拡散のシミュレーションである。
【図８ｆ】重複している温度プロファイルを示す図である。
【図９ａ】メサおよび凸形状部を含むディスクの形成を示す図である。
【図９ｂ】メサおよび凸形状部を含むディスクの形成を示す図である。
【図９ｃ】メサおよび凸形状部を含むディスクの形成を示す図である。
【図９ｄ】メサおよび凸形状部を含むディスクの形成を示す図である。
【図９ｅ】メサおよび凸形状部を含むディスクの形成を示す図である。
【図９ｆ】メサを含む、およびメサを含まないディスクの温度プロファイルである。
【図９ｇ】メサを含む、およびメサを含まないディスクの温度プロファイルである。
【図９ｈ】メサを含む、およびメサを含まないディスクの温度プロファイルである。
【図９ｉ】メサを含む、およびメサを含まないディスクの温度プロファイルである。
【図１】
2008251157.tif 000003
【図２ａ】
2008251157.tif 000004
【図２ｂ】
2008251157.tif 000005
【図２ｃ】
2008251157.tif 000006
【図３】
2008251157.tif 000007
【図４ａ】
2008251157.tif 000008
【図４ｂ】
2008251157.tif 000009
【図４ｃ】
2008251157.tif 000010
【図４ｄ】
2008251157.tif 000011
【図４ｅ】
2008251157.tif 000012
【図４ｆ】
2008251157.tif 000013
【図４ｇ】
2008251157.tif 000014
【図４ｈ】
2008251157.tif 000015
【図４ｉ】
2008251157.tif 000016
【図４ｊ】
2008251157.tif 000017
【図４ｋ】
2008251157.tif 000018
【図４ｌ】
2008251157.tif 000019
【図４ｍ】
2008251157.tif 000020
【図４ｎ】
2008251157.tif 000021
【図５ａ】
2008251157.tif 000022
【図５ｂ】
2008251157.tif 000023
【図５ｃ】
2008251157.tif 000024
【図６ａ】
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【図６ｂ】
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【図６ｃ】
2008251157.tif 000027
【図６ｄ】
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【図７ａ】
2008251157.tif 000029
【図７ｂ】
2008251157.tif 000030
【図８ａ】
2008251157.tif 000031
【図８ｂ】
2008251157.tif 000032
【図８ｃ】
2008251157.tif 000033
【図８ｄ】
2008251157.tif 000034
【図８ｅ】
2008251157.tif 000035
【図８ｆ】
2008251157.tif 000036
【図９ａ】
2008251157.tif 000037
【図９ｂ】
2008251157.tif 000038
【図９ｃ】
2008251157.tif 000039
【図９ｄ】
2008251157.tif 000040
【図９ｅ】
2008251157.tif 000041
【図９ｆ】
2008251157.tif 000042
【図９ｇ】
2008251157.tif 000043
【図９ｈ】
2008251157.tif 000044
【図９ｉ】
2008251157.tif 000045