磁気媒体ディスク及びハードディスクドライブ
【課題】交換スプリングまたは交換結合複合ビットパターン化媒体の形状設計されたアイランド用のシステム、方法および装置を提供する。
【解決手段】ハードディスクドライブは、軸を有する基板と、その基板上において、複数のトラック内に配置される交換結合ビットパターン化媒体とを含む磁気媒体ディスクを有する。各トラックは、ディスクから軸方向に延びるアイランドのパターンを有する。各アイランドは、第１の異方性および第１層の半径方向の幅を有する第１層と、第１層の上にありかつ第１の異方性より低い第２の異方性を有する第２層とを含む。第２層の半径方向の幅は、第１層の半径方向の幅より小さい。
【解決手段】ハードディスクドライブは、軸を有する基板と、その基板上において、複数のトラック内に配置される交換結合ビットパターン化媒体とを含む磁気媒体ディスクを有する。各トラックは、ディスクから軸方向に延びるアイランドのパターンを有する。各アイランドは、第１の異方性および第１層の半径方向の幅を有する第１層と、第１層の上にありかつ第１の異方性より低い第２の異方性を有する第２層とを含む。第２層の半径方向の幅は、第１層の半径方向の幅より小さい。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般には、ハードディスクドライブに関し、具体的には、交換スプリングまたは交換結合複合ビットパターン化媒体の階層化されたアイランド用のシステム、方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来型の（垂直）磁気記録と、ビットパターン化媒体（ｂｉｔ ｐａｔｔｅｒｎｅｄ ｍｅｄｉａ：ＢＰＭ）記録との間には重要な相違がある。例えば、従来型記録の線密度は、通常、トラック密度より約４〜６倍高いのに対して、ＢＰＭの場合は、線密度およびトラック密度が同等である。この相違は、いかなるタイプの適切なＢＰＭ製作法も、ダウントラック方向およびクロストラック方向の寸法が同等である場合にのみ、その完全な能力まで利用されるという事実に由来している。その結果、ＢＰＭ記録の場合は、等価の面積密度を有する従来型の記録装置よりもかなり高いトラック密度が予期されるのである。特許文献１には、関連する技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国公開特許２００９／０１６９７３１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
トラック密度が大幅に増大することによって、隣接トラックの干渉（ａｄｊａｃｅｎｔ ｔｒａｃｋ ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ：ＡＴＩ）または隣接トラックの消去（ａｄｊａｃｅｎｔ ｔｒａｃｋ ｅｒａｓｕｒｅ：ＡＴＥ）の悪影響が、現在すでに従来型の記録構造において問題になっている以上に重要になるであろうことは明らかである。従って、ＡＴＩ／ＡＴＥの問題を本質的に制限する方策を見出さねばならない。ＢＰＭにおけるＡＴＩを低減する何らかの技術的または製作上の方略が、面積密度を増大させながらビットの正確なアドレス指定能力を確保するためにきわめて重要である。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
交換結合複合または交換スプリングビットパターン化媒体のための形状設計されたアイランド用のシステム、方法および装置の実施形態が開示される。いくつかの実施形態においては、磁気媒体ディスクが、軸を有する基板と、その基板上において、複数の円形トラック内に配置される交換結合ビットパターン化媒体とを含む。各トラックは、ディスク表面から軸方向に延びるアイランドのパターンを有する。各アイランドは、第１の異方性を有しかつ第１層の半径方向の幅を有する第１層と、第１層の上にありかつ第１の異方性より低い第２の異方性を有する第２層とを含む。第２層の半径方向の幅は、第１層の半径方向の幅より小さい。
【０００６】
他のいくつかの実施形態においては、ハードディスクドライブが、エンクロージャと、そのエンクロージャに対して軸の回りを回転する磁気媒体ディスクとを含む。この磁気媒体ディスクは、アイランドのパターンを有する複数のトラック内に配置される交換結合ビットパターン化媒体を有する。各アイランドは、第１層の幅を有する第１層と、第１層の上にありかつ第１層の半径方向の幅より小さい半径方向の幅を有する第２層とを含む。アクチュエータがエンクロージャに取り付けられ、磁気媒体ディスクに対して可動である。アクチュエータは、データを磁気媒体ディスクのトラックに記録するためのヘッドの磁場輪郭を備えたヘッドを有する。このヘッドの磁場輪郭は、隣接トラックまで延びる磁場の幅を有するが、隣接トラックには最小の影響しか、あるいは全く影響を及ぼさない。
【０００７】
これらの実施形態の他の目的および利点は、添付の請求項および添付の図面に関連付けてなされる以下の詳細説明を参照することによって当業者には明らかになるであろう。
【０００８】
実施形態の特徴および利点が読み取られかつ詳細に理解され得るように、添付の図面に表現された本発明の実施形態を参照して、さらに具体的な説明を以下に記述する。しかし、図面は、いくつかの実施形態のみを表現するものであり、従って、等しく有効な他の実施形態が存在するかもしれないので、範囲を限定するものと見做されるべきではない。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】従来型の２層の交換結合複合（ｅｘｃｈａｎｇｅ ｃｏｕｐｌｅｄ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ：ＥＣＣ）構造、３層のＥＣＣ構造、および２層の交換スプリング構造の模式的な側面図である。
【図２】ＥＣＣ構造の実施形態の模式的な側面図および上面図である。
【図３】ＥＣＣ構造の他の実施形態の模式的な側面図および上面図である。
【図４】ビットパターン化媒体アイランドの交換スプリング式実施形態の模式的な側面図である。
【図５】ＥＣＣ構造の他の実施形態の模式的な側面図である。
【図６】記録操作中のＥＣＣ構造の実施形態の模式的な上面図及び側面図である。
【図７】ハードディスクドライブの実施形態の模式的な図解である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
交換結合複合または交換スプリングビットパターン化媒体を含む形状設計されたアイランド用のシステム、方法および装置の実施形態が開示される。図１は、それぞれ従来型の２層および３層の交換結合複合（ＥＣＣ）薄膜構造２１、２３と、従来型の交換スプリング構造２４との例を表現している。これらの構造は、軸方向（すなわち垂直に表現されている）に延びており、異なる異方性を備えた上層および底層２５、２７を有する。構造２３は、上層および底層２５、２７の異方性の中間の異方性を有する中間層２６をも有する。これらの構造の各層は、その軸に対してほぼ同一の半径方向寸法を有する。
【００１１】
異なる図面において同じ参照符号を使用している場合があるが、それは、類似または同一の品目を示す。各構造の上層２５は、異方性が高い底層２７の反転磁場をその熱的な安定性を低下させることなく低減することを補助するために、低い異方性を有する。これは、異方性が低い上層２５の磁化を可逆的に独立に傾けること、従って異方性が高い底層２７の磁化に対してトルクを誘起することによって達成される。
【００１２】
ＥＣＣ構造の磁気層の間には、非磁性の層間層すなわち結合層２９が配置される。交換スプリング構造２４は非磁性の結合層を有しない。結合層２９の厚さは、磁気層の間の交換結合が上層２５の磁化の独立の傾きをなお可能にするように、十分に厚く選定される。しかし、結合層２９の厚さは、完全な媒体層積層体全体としての連結非可逆的スイッチングをトリガするのに十分なように薄く選定される。異方性が低い上部層の磁化は、可逆的な態様で独立に傾き得ることが必要であるが、非可逆的なスイッチングが一旦生じると、異方性が低い上部層の磁化は、よりハードな層を引きずることなしに独立に反転することを許容されない。
【００１３】
図２は、異方性が低い上層３５と、異方性が高い底層３７と、その間の結合層３９とを包含する２層のＥＣＣ薄膜構造を有するアイランド３１の３つの異なる実施形態を模式的に表現している。他の実施形態においては、上層および底層３５、３７のそれぞれに、その層内で軸方向（すなわち図２Ａ、ＣおよびＥにおいて垂直方向）に変化する「段階的な」異方性を設けてもよい。例えば、媒体層を堆積する間に温度を変化させることによって、異方性における連続的な勾配を構造の各層内に形成してもよい。
【００１４】
アイランドは、さらに他のＥＣＣ構造をも含んでもよく、各層は複数の部分層を有してもよい。ハード層およびソフト層の相対的な横方向寸法は、例えば、アイランド製作およびエッチング過程において側壁角度を変化させることによって調整される。
【００１５】
図２Ａ、ＣおよびＥは、傾斜した側壁または台形形状の側壁を示す断面形状を概略的に表現し、一方、図２Ｂ、ＤおよびＦは、截頭円錐状の３次元形状を示すその各構造の上面図としての形状を概略的に表現している。側壁角度（例えばα１、α２、α３）における変化を、アイランドのＥＣＣ中核部および高異方性の端部の相対的な寸法を調整するのに用いることが可能である。例えば、図２ＡおよびＢは最も急峻なまたは最小の側壁角度α１を有し、図２ＥおよびＦは最大の側壁角度α３を有し、図２ＣおよびＤの角度α２はその中間である。図５に示すように、側壁角度は、別の層において同じである必要はない。
【００１６】
図２Ｂ、ＤおよびＦに示すように、これらの幾何学的形状によって、直径ｄ１、ｄ２およびｄ３が変化する上層３５と、側壁の半径方向幅ｗ１、ｗ２およびｗ３が変化する底層３７とが作り出される。図２ＡおよびＢは、最大の上層直径ｄ１と最小の側壁の半径方向幅ｗ１とを有し、図２ＥおよびＦは、最小の上層直径ｄ３と最大の側壁の半径方向幅ｗ３とを有し、図２ＣおよびＤの上層直径ｄ２および側壁の半径方向幅ｗ２はその中間である。各実施形態において、底層３７の全体直径は同じである。
【００１７】
ＥＣＣ中核部と高異方性の外側の層端部とを備えたこのような横方向リング構造は、中心から端部に反転する。すなわち、アイランドの製作中に惹起される端部の損傷によってトリガされ得る反転モードとは反対に回転する。この方式で形状設計されたＥＣＣ−ＢＰＭアイランドは、パターン化処理の間におけるアイランドの端部の損傷または端部の粗さの影響を打ち消し、それによって良好なＡＴＩ性能をもたらす。
【００１８】
代わりの方式として、図３は、異方性が低い上層４５と、異方性が高い底層４７と、その間の結合層４９とを包含する２層のＥＣＣ薄膜構造を有するアイランド４１の追加的な実施形態を模式的に表現している。これらの構造も、本明細書に記述したような段階的な異方性を含んでもよい。アイランドは、同様に、さらに他のＥＣＣ構造を含んでもよく、各層は複数の部分層を有してもよい。ハード層およびソフト層の相対的な横方向寸法は、例えば、堆積処理中において、側壁角度を一定に維持しながらハード層およびソフト層の厚さを変化させることによって調整される。
【００１９】
例えば、図３Ａ、ＣおよびＥは、傾斜した側壁または台形形状の側壁を示す断面形状を概略的に表現し、一方、図３Ｂ、ＤおよびＦは、截頭円錐状の３次元形状を示すその各構造の上面図としての形状を概略的に表現している。上層４５および底層４７の軸方向の厚さ（それぞれ、例えばｔ１、ｔ２、ｔ３およびｂ１、ｂ２、ｂ３）における変化を、アイランドのＥＣＣ中核部および高異方性の端部の相対的な横方向または半径方向の寸法を調整するのに用いることが可能である。図３ＡおよびＢは、最大の上層厚さｔ１と最小の底層厚さｂ１とを有し、図３ＥおよびＦは、最小の上層厚さｔ３と最大の底層厚さｂ３とを有し、図３ＣおよびＤの厚さｔ２およびｂ２はその中間である。
【００２０】
図２の実施形態の場合と同様に、これらの幾何学的形状によって、直径ｄ１、ｄ２およびｄ３が変化する上層４５と、側壁の半径方向幅ｗ１、ｗ２およびｗ３が変化する底層４７とが作り出される。図３ＡおよびＢは、最大の上層直径ｄ１と最小の側壁の半径方向幅ｗ１とを有し、図３ＥおよびＦは、最小の上層直径ｄ３と最大の側壁の半径方向幅ｗ３とを有し、図３ＣおよびＤの直径ｄ２および幅ｗ２はその中間である。各実施形態において、底層４７の全体直径は同じである。
【００２１】
これらの例は、アイランドのＥＣＣ中核部および高異方性の端部の相対的な寸法を、アイランドの所望の幾何学的形状を保持しながら各層の軸方向の相対的な厚さを変化させることによって調整する仕方を表している。ＡＴＩまたはＡＴＥを改善する、すなわち低減するためには、アイランドの傾斜の形状を変化させるよりも、層の相対的な厚さを制御された方法で変化させることの方が容易であるかもしれない。
【００２２】
代わりの方式として、図４は交換スプリング構造７１の実施形態を示す。交換スプリング構造７１は、異方性が異なる上層および底層７５、７７を有するが中間層または結合層を有しない。ＥＣＣ構造について記述したように、上層および底層７５、７７のそれぞれに、その層内で軸方向に変化する段階的な異方性を設けてもよい。このような交換スプリング構造は、同じ利点を得るために、前記の実施形態と同様の方法で幾何学的に形状化させてもよい。
【００２３】
図５は、階層化または段階化された複数の層を有するＥＣＣ構造８１の他の実施形態を概略的に示す。層は、不規則なまたは非対称のドーム形とすることができるが、全体としては、半径方向寸法において底層８７から上層８５に先細になっている。各層は、例えば図５に示すように種々のタイプの材料を含んでもよい。この実施形態も、本明細書に記述する利点を提供する。
【００２４】
図６Ａ及びＢは、記録操作中のＥＣＣ構造の実施形態の模式的な上面図および側面図である。図６では、本明細書に記述する媒体の実施形態が、記録中に、隣接トラックの干渉（ＡＴＩ）をどのように低減するかを表している。アイランド５１は一連のトラックＴ１、Ｔ２およびＴ３内に配置される。各トラックは多数のアイランドを有する。ヘッドの磁場輪郭５３を有する記録ヘッド５２が、回転ディスク媒体上のアイランド５１の単一のトラック（例えばＴ２）の上部において動かされる。ヘッドの輪郭は、ソフトな核形成層の反転、従ってアイランド全体の反転の核を形成し得るヘッドの磁場領域を表す。輪郭の形状は大きく変化することがある。図６Ｂによく示されるように、トラックＴ２に隣接するアイランド５１の高異方性の外側の端部５５は、記録ヘッド５２の磁場輪郭５３に対する感度が低く、従ってＡＴＩが低下する。反転は、各アイランドの端部においてよりも中心において核形成されることが望ましい。これは、中心がＥＣＣの核形成アシスト層を有し、従ってアイランドからアイランドへのヘッドに対する有効なスイッチング距離が増大するからである。これらの実施形態は、アイランド全体がより小さく作製された場合に生じる、磁気モーメント従ってリードバック信号におけるのと同じ損失を蒙ることはない。得られる媒体は、記録過程の間の位置ずれ誤差のトラッキングに対してより安定になり、かつ、リードバックの間にも良好な信号対ノイズ比を維持する。
【００２５】
ビットの段階的なまたは階層化された形状は、物理的スパッタリングによって容易に得ることができる。媒体層は、媒体層積層体の上面にパターン化されたマスクを有する。このパターンは、インプリントリソグラフィーまたは他の非常に高い解像度のリソグラフィー（例えば超紫外線、光学、ｅ−ビーム）によって周波数二倍化を伴ってまたはそれなしに、あるいは、自己組織化（ｓｅｌｆ−ａｓｓｅｍｂｌｙ）によって生成することが可能である。
【００２６】
マスクは、表面上に堆積されかつエッチングされるかあるいはリフトオフされた像形成層または１つ以上の層を含むことができる。パターン化されたマスクを有するサンプルは、真空装置の中に入れて、原子、分子またはイオンのビームのボンバードメントによってエッチングできる。磁性材料は、通常、入射ビームからの弾性反跳（ｅｌａｓｔｉｃ ｒｅｃｏｉｌ）によって表面から離脱する。９０°未満の垂直側壁を２つの方法によって設けられてもよい。第１の方法はビームの不完全な視準から生じるシャドウィングであり、第２の方法は、マスクおよび被エッチング層の間の不完全なエッチング選択性によるものである。
【００２７】
ほとんどの場合、ビームは完全には視準されておらず、ビームには僅かな角度の広がりが存在する。例えば、入射ビームは約＋／−５°の発散角度を有する場合がある。いくつかのシステムにおいては、約５°〜１０°の発散角度に遭遇する場合が多い。磁気材料のエッチング速度は入射ビームの線束に比例する。２０ｎｍ高さのマスクに対しては、５°以上の発散角度の部分の入射ビーム内に含まれる粒子は、パターン化端部にｘｔａｎ（５°）よりいくらかでも近いか、または２ｎｍより大きいサンプル部分には影響を及ぼさない。
【００２８】
エッチングが継続されると、マスクおよび被エッチング材料の高さは増大し、台形の基礎部におけるシャドウの距離が増大する。実際には、角度の分布は、ｃｏｓ２θまたはθのガウス関数となる可能性が高い。粒子の線束は、エッチングされたトレンチの深さに沿って、より高い形状部分によるビームのシャドウィングのために低下する。サンプルはビームに対して回転することができる。発散によるシャドウィングに加えて、追加的な領域がシャドウされる場合があり、あるいは、ハードおよびソフト層の積層体が異なるエッチング／ミリング速度を有していてもよい。これによって、台形の上部および底部の間の差が増大する可能性がある。両方の場合において、シャドウィングの量（すなわち垂直軸に対する傾斜壁面の角度）はマスクの厚さを増大することによって低減できる。
【００２９】
シャドウィングの他に、マスクのコーナ部の侵食がある。コーナ部のエッチング速度は一般に材料のバルク部分より遥かに速い。マスクの侵食および形状は、マスクの材料、粒子種、粒子エネルギーおよび角度の選択によって調整することが可能である。さらに、側壁をミリングから保護するために、チャンバ内に化学種（例えばＯ２、ＨＣＦ３など）を導入できる。
【００３０】
これらの実施形態は付加的な利点を有する。端部領域は、製造中に損傷を受け、アイランド反転に対する核形成中心として作用する可能性があるが、これは、ＡＴＩおよびＡＴＥを増大する。しかし、本明細書に記載するようなハードおよびソフト層の間のコントラストが大きいＥＣＣ構造を用いると、反対の効果が実現され、アイランドの中心の中核部よりもハードな端部を作製することが可能になる。このような構成は、当初の完全な膜からエッチングまたはイオンミリングされるアイランド断面形状であって、ＢＰＭ構造において自然に得られる台形のアイランド断面形状を利用するものであり、これらの構造におけるＡＴＩおよびＡＴＥを低減する。
【００３１】
図７は、ハードディスクドライブアセンブリ１００の実施形態の模式的な図解である。ハードディスクドライブアセンブリ１００は、一般に、本明細書に記述するようなディスクを１枚以上備えたハウジングまたはエンクロージャを含んでいる。ディスクは、作動中スピンドルモータ（図示せず）によって高速で回転される磁気記録媒体１１１を含む。ディスクの片面または両面には、情報を磁気的に受け入れ保存する同一中心のデータトラック１１３が形成される。
【００３２】
具現化される読み取りまたは読み取り／書き込みヘッド１１０は、アクチュエータアセンブリ１０６によってディスク表面を横断して動くことができ、ヘッド１１０が磁気データを特定のトラック１１３から読み取ることまたはそれに書き込むことを可能にする。アクチュエータアセンブリ１０６は、ピボット１１４上に旋回することができる。アクチュエータアセンブリ１０６は、サーボ制御として知られる閉ループのフィードバックシステムの一部分を形成することができるが、このサーボ制御によって、読み取り／書き込みヘッド１１０が、磁気記録媒体１１１の熱膨張と振動および他の外乱とを補正するように動的に位置決めされる。サーボ制御システムには、関連するコンピュータからデータのアドレス情報を受け取り、それを磁気記録媒体１１１上の位置に変換し、それによって読み取り／書き込みヘッド１１０を動かすマイクロプロセッサ、デジタル信号プロセッサまたはアナログ信号プロセッサ１１６によって実行される複雑な計算アルゴリズムも包含される。
【００３３】
ハードディスクドライブシステムのいくつかの実施形態においては、読み取り／書き込みヘッド１１０が、正確なヘッド１１０の位置決めを確実にするために、ディスク上に記録されるサーボパターンを周期的に参照する。サーボパターンは、読み取り／書き込みヘッド１１０が特定のトラックに正確に追随することを確実にするために、そして、１つのトラック１１３から他のトラックへのヘッド１１０の移動を制御しかつ監視するために用いてもよい。サーボパターンが参照されると、読み取り／書き込みヘッド１１０は、制御回路１１６が引き続いてあらゆる検出誤差を修正するようにヘッド１１０を再調整することを可能にするヘッドの位置情報を得る。
【００３４】
いくつかの実施形態においては、ディスク駆動性能を改善するためにサーボパターンの頻繁なサンプリングを可能にするように、サーボパターンを、複数のデータトラック１１３の内部に組み込まれる設計サーボセクター１１２内に含むことができる。典型的な磁気記録媒体１１１においては、組み込まれるサーボセクター１１２は、車輪の中心からのスポークのように、磁気記録媒体１１１の中心から実質的に半径方向に延びている。しかし、サーボセクター１１２は、スポークの場合と異なって、読み取り／書き込みヘッド１１０の動きの範囲にほぼ合致するように設定される巧妙なアーチ形状の径路を形成する。
【００３５】
ハードディスクドライブシステムのいくつかの実施形態においては、磁気媒体ディスクが、軸を有する基板と、その基板上において複数のトラック内に配置される交換結合ビットパターン化媒体とを含んでいる。各トラックは、ディスクの表面から軸方向に延びるアイランドのパターンを有する。各アイランドは、第１の異方性と第１層の半径方向の幅とを有する第１層、および、第１層の上にありかつ第１の異方性より低い第２の異方性を有する第２層を含む。第２層は、第１層の半径方向の幅より小さい第２層の半径方向の幅を有する。
【００３６】
交換結合ビットパターン化媒体は、交換結合複合体または交換スプリングを含むことができる。さらに、このパターン化媒体は、第１層および第２層の間に結合層を含むことができ、この結合層は、第２層の半径方向の幅より大きくかつ第１層の半径方向の幅より小さい結合層の半径方向の幅を有する。各アイランドは、第１層および第２層によって形成される階層化された構造を有することができる。各アイランドは、略截頭円錐状の３次元形状と、略台形状の側面形状とを有することができる。
【００３７】
ハードディスクドライブシステムの他のいくつかの実施形態においては、ハードディスクドライブが、エンクロージャと、そのエンクロージャに取り付けられかつエンクロージャに対して軸の回りを回転可能な磁気媒体ディスクとを含む。この磁気媒体ディスクは、複数のトラック内に配置される交換結合ビットパターン化媒体を有し、各トラックは、軸方向に延びるアイランドのパターンを有する。各アイランドは、第１層の半径方向の幅を有する第１層と、第１層の上にあり、かつ第１層の半径方向の幅より小さい第２層の半径方向の幅を有する第２層とを含む。アクチュエータがエンクロージャに取り付けられ、磁気媒体ディスクに対して可動である。アクチュエータは、データを磁気媒体ディスクのトラックに記録するためのヘッドの磁場輪郭を備えたヘッドを有する。このヘッドの磁場輪郭は、先に書き込まれた１つ以上の隣接トラックまで延びる磁場の幅を有する。この磁場の幅は、隣接トラック上のアイランドの第１層における第１層の半径方向の幅まで延びるだけで、第２層の半径方向の幅までは延びない。
【００３８】
ハードディスクドライブシステムのいくつかの実施形態においては、交換結合複合（ＥＣＣ）−ＢＰＭアイランドまたは構造が、ＡＴＩ／ＡＴＥを低減する独自の形状を有する。この形状は、略截頭円錐状の３次元形状のような先細の形態と、側面形状としてみた場合に略台形の形状とを包含することができる。また、アイランドは、上層が底層よりも小さくなるように棚型の構造を有してもよい。各ＢＰＭアイランドには、非磁性の層間層を介して、幾分低減された層間層交換において結合される多重磁気層を設けることができる。アイランドの上層は、段階的な異方性構造を形成するために、底層よりも低い異方性を有するように構成することができる。
【００３９】
異方性が異なる層の間の層間層結合は、アイランド全体の同時非可逆スイッチングをトリガするのに十分な強さを有する。しかし、異方性が異なる層の間の層間層結合は、上層の低異方性の可逆的な独立の傾きを可能にする程度に十分に弱いものである。このため、上層は下部層の高異方性に対するトルクを生成する。この構成は、下部層の高異方性に対する核形成アシスト層として作用し、全媒体積層体の全反転磁場を、熱安定性を減退させることなく低下させる。
【００４０】
本明細書に記述するＥＣＣ−ＢＰＭ構造の実施形態は、アイランドの中心部分のみに存在する核形成アシスト層を有する。前記の点から見ると、アイランドの外側端部は、形状設計されたアイランドの側壁角度のために下部層の高異方性材料のみを含むことになる。その結果、アイランドは、低異方性の核形成アシスト層が存在するために容易に反転する中心部分を有する。アイランドの外側端部は、核形成アシスト層が欠如しているので、反転がより困難である。このような構造においては、反転は、低異方性の核形成アシスト層が存在するアイランドの中心部から生起する。この効果はＡＴＩの低減に寄与する。それは、アイランドの端部からアイランド反転の核形成をすることが遥かに困難になるからである。従って、各個別アイランドの高異方性の端部と、反転が、核形成アシスト層が存在するアイランドの中心部において開始される必要があるという事実とのために、隣接トラック上のアイランドの反転が生起する可能性は大きく低下する。
【００４１】
本明細書は、発明の最良の形態を包含する実施形態を開示する例であって、当業者に本発明の作製および利用を可能ならしめるような例を用いている。特許の範囲は、請求項によって規定されており、当業者が思い至る他の例を包含する可能性がある。このような他の例は、それが、請求項の文字通りの表現と異ならない構造要素を有する場合には、あるいは、それが、請求項の文字通りの表現から非実質的な差異しか有しない同等の構造要素を包含する場合には、請求項の範囲内にあることが意図されている。
【００４２】
上記の一般的な記述または例において述べた構成要件のすべてが必要であるとは限らないこと、特定の構成要件の一部分は必要でない可能性があること、および、記述された構成要件に１つ以上の別の構成要件を付加し得る場合があることに留意されたい。なお、さらに、列挙された構成要件の順序は、必ずしもそれらが遂行される順序ではない。
【００４３】
以上の明細書においては、概念を、特定の実施形態を参照して記述してきた。しかし、当業者は、添付の請求項に述べる本発明の範囲から逸脱することなく種々の修正および変更をなし得ることを認めるであろう。従って、明細書の記述および図面は、制限する趣旨のものであるよりは例示的なものと見做されるべきであり、このような修正は、すべて、本発明の範囲内に包含されることが意図されている。
【００４４】
本明細書において用いる用語としての「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ／ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「包含する（ｉｎｃｌｕｄｅｓ／ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、「有する（ｈａｓ／ｈａｖｉｎｇ）」、あるいはこれらの任意の変形句は、非排他的な包摂を意味するように意図されている。例えば、特徴のリストを含むプロセス、方法、製品または装置は、それらの特徴のみに必ずしも限定されるのではなく、明示的に列挙されていない他の特徴、あるいは、そのようなプロセス、方法、製品または装置には本来固有の他の特徴を包含することができる。さらに、明示的に逆に規定しない限り、「または、あるいは（ｏｒ）」は、「排他的なまたは、あるいは」ではなく「包含的なまたは、あるいは」を意味する。例えば、「条件ＡまたはＢ」は、次のいずれかによって満足される。すなわち、「Ａが真であり（または存在し）かつＢが偽である（または存在しない）」、「Ａが偽であり（または存在せず）かつＢが真である（または存在する）」、および、「ＡおよびＢが共に真である（または存在する）」のいずれかである。
【００４５】
また、本明細書における要素および構成要素の記述に、不定冠詞「ａ」または「ａｎ」を用いている。これは単に便宜上のためであり、本発明の範囲の一般的な意味を与えるためである。この記述は、「１つの」または「少なくとも１つの」を包含するように読まれるべきであり、また、単数は、それが複数を含意しないことが明らかでない限り、複数をも包含する。
【００４６】
以上においては、利益、他の利点、および問題に対する解決策を、特定の実施形態に関連付けて説明してきた。しかし、この利益、利点、問題に対する解決策、および、あらゆる利益、利点または解決策を生じさせるかあるいはより顕著にする可能性がある任意の特徴は、任意の請求項またはすべての請求項の決定的に重要な、必要な、あるいは必須の特徴と見做されるべきではない。
【００４７】
当業者は、本明細書読了後、特定の特徴は、本明細書において、明確化のために、別個のいくつかの実施形態に関連付けて記述されているが、単一の実施形態における組合せにおいても用いることができることを認めるであろう。逆に、簡潔さのために、単一の実施形態に関連付けて記述されている種々の特徴を、別個にまたは任意のサブコンビネーションにおいて用いることも可能である。さらに、範囲で表現される値への言及は、その範囲内のそれぞれのかつあらゆる値を包含する。
【符号の説明】
【００４８】
２１、２３、３１、４１、５１、８１ ＥＣＣ構造アイランド
２４、７１ 交換スプリング構造アイランド
２５、３５、４５、７５、８５ 上層
２６ 中間層
２７、３７、４７、７７、８７ 底層
２９、３９、４９ 結合層
５２ ヘッド
５３ 磁場輪郭
５５ 外側端部
１０６ アクチュエータアセンブリ
１１０ ヘッド
１１１ 記録媒体
１１２ サーボセクター
１１３ トラック
１１４ ピボット
１１６ プロセッサ
ｂ１、ｂ２、ｂ３ 底層の厚さ
ｄ１、ｄ２、ｄ３ 直径
ｔ１、ｔ２、ｔ３ 上層の厚さ
Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３ トラック
ｗ１、ｗ２、ｗ３ 側壁の半径方向幅
α１、α２、α３ 側壁角度
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般には、ハードディスクドライブに関し、具体的には、交換スプリングまたは交換結合複合ビットパターン化媒体の階層化されたアイランド用のシステム、方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来型の（垂直）磁気記録と、ビットパターン化媒体（ｂｉｔ ｐａｔｔｅｒｎｅｄ ｍｅｄｉａ：ＢＰＭ）記録との間には重要な相違がある。例えば、従来型記録の線密度は、通常、トラック密度より約４〜６倍高いのに対して、ＢＰＭの場合は、線密度およびトラック密度が同等である。この相違は、いかなるタイプの適切なＢＰＭ製作法も、ダウントラック方向およびクロストラック方向の寸法が同等である場合にのみ、その完全な能力まで利用されるという事実に由来している。その結果、ＢＰＭ記録の場合は、等価の面積密度を有する従来型の記録装置よりもかなり高いトラック密度が予期されるのである。特許文献１には、関連する技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国公開特許２００９／０１６９７３１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
トラック密度が大幅に増大することによって、隣接トラックの干渉（ａｄｊａｃｅｎｔ ｔｒａｃｋ ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ：ＡＴＩ）または隣接トラックの消去（ａｄｊａｃｅｎｔ ｔｒａｃｋ ｅｒａｓｕｒｅ：ＡＴＥ）の悪影響が、現在すでに従来型の記録構造において問題になっている以上に重要になるであろうことは明らかである。従って、ＡＴＩ／ＡＴＥの問題を本質的に制限する方策を見出さねばならない。ＢＰＭにおけるＡＴＩを低減する何らかの技術的または製作上の方略が、面積密度を増大させながらビットの正確なアドレス指定能力を確保するためにきわめて重要である。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
交換結合複合または交換スプリングビットパターン化媒体のための形状設計されたアイランド用のシステム、方法および装置の実施形態が開示される。いくつかの実施形態においては、磁気媒体ディスクが、軸を有する基板と、その基板上において、複数の円形トラック内に配置される交換結合ビットパターン化媒体とを含む。各トラックは、ディスク表面から軸方向に延びるアイランドのパターンを有する。各アイランドは、第１の異方性を有しかつ第１層の半径方向の幅を有する第１層と、第１層の上にありかつ第１の異方性より低い第２の異方性を有する第２層とを含む。第２層の半径方向の幅は、第１層の半径方向の幅より小さい。
【０００６】
他のいくつかの実施形態においては、ハードディスクドライブが、エンクロージャと、そのエンクロージャに対して軸の回りを回転する磁気媒体ディスクとを含む。この磁気媒体ディスクは、アイランドのパターンを有する複数のトラック内に配置される交換結合ビットパターン化媒体を有する。各アイランドは、第１層の幅を有する第１層と、第１層の上にありかつ第１層の半径方向の幅より小さい半径方向の幅を有する第２層とを含む。アクチュエータがエンクロージャに取り付けられ、磁気媒体ディスクに対して可動である。アクチュエータは、データを磁気媒体ディスクのトラックに記録するためのヘッドの磁場輪郭を備えたヘッドを有する。このヘッドの磁場輪郭は、隣接トラックまで延びる磁場の幅を有するが、隣接トラックには最小の影響しか、あるいは全く影響を及ぼさない。
【０００７】
これらの実施形態の他の目的および利点は、添付の請求項および添付の図面に関連付けてなされる以下の詳細説明を参照することによって当業者には明らかになるであろう。
【０００８】
実施形態の特徴および利点が読み取られかつ詳細に理解され得るように、添付の図面に表現された本発明の実施形態を参照して、さらに具体的な説明を以下に記述する。しかし、図面は、いくつかの実施形態のみを表現するものであり、従って、等しく有効な他の実施形態が存在するかもしれないので、範囲を限定するものと見做されるべきではない。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】従来型の２層の交換結合複合（ｅｘｃｈａｎｇｅ ｃｏｕｐｌｅｄ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ：ＥＣＣ）構造、３層のＥＣＣ構造、および２層の交換スプリング構造の模式的な側面図である。
【図２】ＥＣＣ構造の実施形態の模式的な側面図および上面図である。
【図３】ＥＣＣ構造の他の実施形態の模式的な側面図および上面図である。
【図４】ビットパターン化媒体アイランドの交換スプリング式実施形態の模式的な側面図である。
【図５】ＥＣＣ構造の他の実施形態の模式的な側面図である。
【図６】記録操作中のＥＣＣ構造の実施形態の模式的な上面図及び側面図である。
【図７】ハードディスクドライブの実施形態の模式的な図解である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
交換結合複合または交換スプリングビットパターン化媒体を含む形状設計されたアイランド用のシステム、方法および装置の実施形態が開示される。図１は、それぞれ従来型の２層および３層の交換結合複合（ＥＣＣ）薄膜構造２１、２３と、従来型の交換スプリング構造２４との例を表現している。これらの構造は、軸方向（すなわち垂直に表現されている）に延びており、異なる異方性を備えた上層および底層２５、２７を有する。構造２３は、上層および底層２５、２７の異方性の中間の異方性を有する中間層２６をも有する。これらの構造の各層は、その軸に対してほぼ同一の半径方向寸法を有する。
【００１１】
異なる図面において同じ参照符号を使用している場合があるが、それは、類似または同一の品目を示す。各構造の上層２５は、異方性が高い底層２７の反転磁場をその熱的な安定性を低下させることなく低減することを補助するために、低い異方性を有する。これは、異方性が低い上層２５の磁化を可逆的に独立に傾けること、従って異方性が高い底層２７の磁化に対してトルクを誘起することによって達成される。
【００１２】
ＥＣＣ構造の磁気層の間には、非磁性の層間層すなわち結合層２９が配置される。交換スプリング構造２４は非磁性の結合層を有しない。結合層２９の厚さは、磁気層の間の交換結合が上層２５の磁化の独立の傾きをなお可能にするように、十分に厚く選定される。しかし、結合層２９の厚さは、完全な媒体層積層体全体としての連結非可逆的スイッチングをトリガするのに十分なように薄く選定される。異方性が低い上部層の磁化は、可逆的な態様で独立に傾き得ることが必要であるが、非可逆的なスイッチングが一旦生じると、異方性が低い上部層の磁化は、よりハードな層を引きずることなしに独立に反転することを許容されない。
【００１３】
図２は、異方性が低い上層３５と、異方性が高い底層３７と、その間の結合層３９とを包含する２層のＥＣＣ薄膜構造を有するアイランド３１の３つの異なる実施形態を模式的に表現している。他の実施形態においては、上層および底層３５、３７のそれぞれに、その層内で軸方向（すなわち図２Ａ、ＣおよびＥにおいて垂直方向）に変化する「段階的な」異方性を設けてもよい。例えば、媒体層を堆積する間に温度を変化させることによって、異方性における連続的な勾配を構造の各層内に形成してもよい。
【００１４】
アイランドは、さらに他のＥＣＣ構造をも含んでもよく、各層は複数の部分層を有してもよい。ハード層およびソフト層の相対的な横方向寸法は、例えば、アイランド製作およびエッチング過程において側壁角度を変化させることによって調整される。
【００１５】
図２Ａ、ＣおよびＥは、傾斜した側壁または台形形状の側壁を示す断面形状を概略的に表現し、一方、図２Ｂ、ＤおよびＦは、截頭円錐状の３次元形状を示すその各構造の上面図としての形状を概略的に表現している。側壁角度（例えばα１、α２、α３）における変化を、アイランドのＥＣＣ中核部および高異方性の端部の相対的な寸法を調整するのに用いることが可能である。例えば、図２ＡおよびＢは最も急峻なまたは最小の側壁角度α１を有し、図２ＥおよびＦは最大の側壁角度α３を有し、図２ＣおよびＤの角度α２はその中間である。図５に示すように、側壁角度は、別の層において同じである必要はない。
【００１６】
図２Ｂ、ＤおよびＦに示すように、これらの幾何学的形状によって、直径ｄ１、ｄ２およびｄ３が変化する上層３５と、側壁の半径方向幅ｗ１、ｗ２およびｗ３が変化する底層３７とが作り出される。図２ＡおよびＢは、最大の上層直径ｄ１と最小の側壁の半径方向幅ｗ１とを有し、図２ＥおよびＦは、最小の上層直径ｄ３と最大の側壁の半径方向幅ｗ３とを有し、図２ＣおよびＤの上層直径ｄ２および側壁の半径方向幅ｗ２はその中間である。各実施形態において、底層３７の全体直径は同じである。
【００１７】
ＥＣＣ中核部と高異方性の外側の層端部とを備えたこのような横方向リング構造は、中心から端部に反転する。すなわち、アイランドの製作中に惹起される端部の損傷によってトリガされ得る反転モードとは反対に回転する。この方式で形状設計されたＥＣＣ−ＢＰＭアイランドは、パターン化処理の間におけるアイランドの端部の損傷または端部の粗さの影響を打ち消し、それによって良好なＡＴＩ性能をもたらす。
【００１８】
代わりの方式として、図３は、異方性が低い上層４５と、異方性が高い底層４７と、その間の結合層４９とを包含する２層のＥＣＣ薄膜構造を有するアイランド４１の追加的な実施形態を模式的に表現している。これらの構造も、本明細書に記述したような段階的な異方性を含んでもよい。アイランドは、同様に、さらに他のＥＣＣ構造を含んでもよく、各層は複数の部分層を有してもよい。ハード層およびソフト層の相対的な横方向寸法は、例えば、堆積処理中において、側壁角度を一定に維持しながらハード層およびソフト層の厚さを変化させることによって調整される。
【００１９】
例えば、図３Ａ、ＣおよびＥは、傾斜した側壁または台形形状の側壁を示す断面形状を概略的に表現し、一方、図３Ｂ、ＤおよびＦは、截頭円錐状の３次元形状を示すその各構造の上面図としての形状を概略的に表現している。上層４５および底層４７の軸方向の厚さ（それぞれ、例えばｔ１、ｔ２、ｔ３およびｂ１、ｂ２、ｂ３）における変化を、アイランドのＥＣＣ中核部および高異方性の端部の相対的な横方向または半径方向の寸法を調整するのに用いることが可能である。図３ＡおよびＢは、最大の上層厚さｔ１と最小の底層厚さｂ１とを有し、図３ＥおよびＦは、最小の上層厚さｔ３と最大の底層厚さｂ３とを有し、図３ＣおよびＤの厚さｔ２およびｂ２はその中間である。
【００２０】
図２の実施形態の場合と同様に、これらの幾何学的形状によって、直径ｄ１、ｄ２およびｄ３が変化する上層４５と、側壁の半径方向幅ｗ１、ｗ２およびｗ３が変化する底層４７とが作り出される。図３ＡおよびＢは、最大の上層直径ｄ１と最小の側壁の半径方向幅ｗ１とを有し、図３ＥおよびＦは、最小の上層直径ｄ３と最大の側壁の半径方向幅ｗ３とを有し、図３ＣおよびＤの直径ｄ２および幅ｗ２はその中間である。各実施形態において、底層４７の全体直径は同じである。
【００２１】
これらの例は、アイランドのＥＣＣ中核部および高異方性の端部の相対的な寸法を、アイランドの所望の幾何学的形状を保持しながら各層の軸方向の相対的な厚さを変化させることによって調整する仕方を表している。ＡＴＩまたはＡＴＥを改善する、すなわち低減するためには、アイランドの傾斜の形状を変化させるよりも、層の相対的な厚さを制御された方法で変化させることの方が容易であるかもしれない。
【００２２】
代わりの方式として、図４は交換スプリング構造７１の実施形態を示す。交換スプリング構造７１は、異方性が異なる上層および底層７５、７７を有するが中間層または結合層を有しない。ＥＣＣ構造について記述したように、上層および底層７５、７７のそれぞれに、その層内で軸方向に変化する段階的な異方性を設けてもよい。このような交換スプリング構造は、同じ利点を得るために、前記の実施形態と同様の方法で幾何学的に形状化させてもよい。
【００２３】
図５は、階層化または段階化された複数の層を有するＥＣＣ構造８１の他の実施形態を概略的に示す。層は、不規則なまたは非対称のドーム形とすることができるが、全体としては、半径方向寸法において底層８７から上層８５に先細になっている。各層は、例えば図５に示すように種々のタイプの材料を含んでもよい。この実施形態も、本明細書に記述する利点を提供する。
【００２４】
図６Ａ及びＢは、記録操作中のＥＣＣ構造の実施形態の模式的な上面図および側面図である。図６では、本明細書に記述する媒体の実施形態が、記録中に、隣接トラックの干渉（ＡＴＩ）をどのように低減するかを表している。アイランド５１は一連のトラックＴ１、Ｔ２およびＴ３内に配置される。各トラックは多数のアイランドを有する。ヘッドの磁場輪郭５３を有する記録ヘッド５２が、回転ディスク媒体上のアイランド５１の単一のトラック（例えばＴ２）の上部において動かされる。ヘッドの輪郭は、ソフトな核形成層の反転、従ってアイランド全体の反転の核を形成し得るヘッドの磁場領域を表す。輪郭の形状は大きく変化することがある。図６Ｂによく示されるように、トラックＴ２に隣接するアイランド５１の高異方性の外側の端部５５は、記録ヘッド５２の磁場輪郭５３に対する感度が低く、従ってＡＴＩが低下する。反転は、各アイランドの端部においてよりも中心において核形成されることが望ましい。これは、中心がＥＣＣの核形成アシスト層を有し、従ってアイランドからアイランドへのヘッドに対する有効なスイッチング距離が増大するからである。これらの実施形態は、アイランド全体がより小さく作製された場合に生じる、磁気モーメント従ってリードバック信号におけるのと同じ損失を蒙ることはない。得られる媒体は、記録過程の間の位置ずれ誤差のトラッキングに対してより安定になり、かつ、リードバックの間にも良好な信号対ノイズ比を維持する。
【００２５】
ビットの段階的なまたは階層化された形状は、物理的スパッタリングによって容易に得ることができる。媒体層は、媒体層積層体の上面にパターン化されたマスクを有する。このパターンは、インプリントリソグラフィーまたは他の非常に高い解像度のリソグラフィー（例えば超紫外線、光学、ｅ−ビーム）によって周波数二倍化を伴ってまたはそれなしに、あるいは、自己組織化（ｓｅｌｆ−ａｓｓｅｍｂｌｙ）によって生成することが可能である。
【００２６】
マスクは、表面上に堆積されかつエッチングされるかあるいはリフトオフされた像形成層または１つ以上の層を含むことができる。パターン化されたマスクを有するサンプルは、真空装置の中に入れて、原子、分子またはイオンのビームのボンバードメントによってエッチングできる。磁性材料は、通常、入射ビームからの弾性反跳（ｅｌａｓｔｉｃ ｒｅｃｏｉｌ）によって表面から離脱する。９０°未満の垂直側壁を２つの方法によって設けられてもよい。第１の方法はビームの不完全な視準から生じるシャドウィングであり、第２の方法は、マスクおよび被エッチング層の間の不完全なエッチング選択性によるものである。
【００２７】
ほとんどの場合、ビームは完全には視準されておらず、ビームには僅かな角度の広がりが存在する。例えば、入射ビームは約＋／−５°の発散角度を有する場合がある。いくつかのシステムにおいては、約５°〜１０°の発散角度に遭遇する場合が多い。磁気材料のエッチング速度は入射ビームの線束に比例する。２０ｎｍ高さのマスクに対しては、５°以上の発散角度の部分の入射ビーム内に含まれる粒子は、パターン化端部にｘｔａｎ（５°）よりいくらかでも近いか、または２ｎｍより大きいサンプル部分には影響を及ぼさない。
【００２８】
エッチングが継続されると、マスクおよび被エッチング材料の高さは増大し、台形の基礎部におけるシャドウの距離が増大する。実際には、角度の分布は、ｃｏｓ２θまたはθのガウス関数となる可能性が高い。粒子の線束は、エッチングされたトレンチの深さに沿って、より高い形状部分によるビームのシャドウィングのために低下する。サンプルはビームに対して回転することができる。発散によるシャドウィングに加えて、追加的な領域がシャドウされる場合があり、あるいは、ハードおよびソフト層の積層体が異なるエッチング／ミリング速度を有していてもよい。これによって、台形の上部および底部の間の差が増大する可能性がある。両方の場合において、シャドウィングの量（すなわち垂直軸に対する傾斜壁面の角度）はマスクの厚さを増大することによって低減できる。
【００２９】
シャドウィングの他に、マスクのコーナ部の侵食がある。コーナ部のエッチング速度は一般に材料のバルク部分より遥かに速い。マスクの侵食および形状は、マスクの材料、粒子種、粒子エネルギーおよび角度の選択によって調整することが可能である。さらに、側壁をミリングから保護するために、チャンバ内に化学種（例えばＯ２、ＨＣＦ３など）を導入できる。
【００３０】
これらの実施形態は付加的な利点を有する。端部領域は、製造中に損傷を受け、アイランド反転に対する核形成中心として作用する可能性があるが、これは、ＡＴＩおよびＡＴＥを増大する。しかし、本明細書に記載するようなハードおよびソフト層の間のコントラストが大きいＥＣＣ構造を用いると、反対の効果が実現され、アイランドの中心の中核部よりもハードな端部を作製することが可能になる。このような構成は、当初の完全な膜からエッチングまたはイオンミリングされるアイランド断面形状であって、ＢＰＭ構造において自然に得られる台形のアイランド断面形状を利用するものであり、これらの構造におけるＡＴＩおよびＡＴＥを低減する。
【００３１】
図７は、ハードディスクドライブアセンブリ１００の実施形態の模式的な図解である。ハードディスクドライブアセンブリ１００は、一般に、本明細書に記述するようなディスクを１枚以上備えたハウジングまたはエンクロージャを含んでいる。ディスクは、作動中スピンドルモータ（図示せず）によって高速で回転される磁気記録媒体１１１を含む。ディスクの片面または両面には、情報を磁気的に受け入れ保存する同一中心のデータトラック１１３が形成される。
【００３２】
具現化される読み取りまたは読み取り／書き込みヘッド１１０は、アクチュエータアセンブリ１０６によってディスク表面を横断して動くことができ、ヘッド１１０が磁気データを特定のトラック１１３から読み取ることまたはそれに書き込むことを可能にする。アクチュエータアセンブリ１０６は、ピボット１１４上に旋回することができる。アクチュエータアセンブリ１０６は、サーボ制御として知られる閉ループのフィードバックシステムの一部分を形成することができるが、このサーボ制御によって、読み取り／書き込みヘッド１１０が、磁気記録媒体１１１の熱膨張と振動および他の外乱とを補正するように動的に位置決めされる。サーボ制御システムには、関連するコンピュータからデータのアドレス情報を受け取り、それを磁気記録媒体１１１上の位置に変換し、それによって読み取り／書き込みヘッド１１０を動かすマイクロプロセッサ、デジタル信号プロセッサまたはアナログ信号プロセッサ１１６によって実行される複雑な計算アルゴリズムも包含される。
【００３３】
ハードディスクドライブシステムのいくつかの実施形態においては、読み取り／書き込みヘッド１１０が、正確なヘッド１１０の位置決めを確実にするために、ディスク上に記録されるサーボパターンを周期的に参照する。サーボパターンは、読み取り／書き込みヘッド１１０が特定のトラックに正確に追随することを確実にするために、そして、１つのトラック１１３から他のトラックへのヘッド１１０の移動を制御しかつ監視するために用いてもよい。サーボパターンが参照されると、読み取り／書き込みヘッド１１０は、制御回路１１６が引き続いてあらゆる検出誤差を修正するようにヘッド１１０を再調整することを可能にするヘッドの位置情報を得る。
【００３４】
いくつかの実施形態においては、ディスク駆動性能を改善するためにサーボパターンの頻繁なサンプリングを可能にするように、サーボパターンを、複数のデータトラック１１３の内部に組み込まれる設計サーボセクター１１２内に含むことができる。典型的な磁気記録媒体１１１においては、組み込まれるサーボセクター１１２は、車輪の中心からのスポークのように、磁気記録媒体１１１の中心から実質的に半径方向に延びている。しかし、サーボセクター１１２は、スポークの場合と異なって、読み取り／書き込みヘッド１１０の動きの範囲にほぼ合致するように設定される巧妙なアーチ形状の径路を形成する。
【００３５】
ハードディスクドライブシステムのいくつかの実施形態においては、磁気媒体ディスクが、軸を有する基板と、その基板上において複数のトラック内に配置される交換結合ビットパターン化媒体とを含んでいる。各トラックは、ディスクの表面から軸方向に延びるアイランドのパターンを有する。各アイランドは、第１の異方性と第１層の半径方向の幅とを有する第１層、および、第１層の上にありかつ第１の異方性より低い第２の異方性を有する第２層を含む。第２層は、第１層の半径方向の幅より小さい第２層の半径方向の幅を有する。
【００３６】
交換結合ビットパターン化媒体は、交換結合複合体または交換スプリングを含むことができる。さらに、このパターン化媒体は、第１層および第２層の間に結合層を含むことができ、この結合層は、第２層の半径方向の幅より大きくかつ第１層の半径方向の幅より小さい結合層の半径方向の幅を有する。各アイランドは、第１層および第２層によって形成される階層化された構造を有することができる。各アイランドは、略截頭円錐状の３次元形状と、略台形状の側面形状とを有することができる。
【００３７】
ハードディスクドライブシステムの他のいくつかの実施形態においては、ハードディスクドライブが、エンクロージャと、そのエンクロージャに取り付けられかつエンクロージャに対して軸の回りを回転可能な磁気媒体ディスクとを含む。この磁気媒体ディスクは、複数のトラック内に配置される交換結合ビットパターン化媒体を有し、各トラックは、軸方向に延びるアイランドのパターンを有する。各アイランドは、第１層の半径方向の幅を有する第１層と、第１層の上にあり、かつ第１層の半径方向の幅より小さい第２層の半径方向の幅を有する第２層とを含む。アクチュエータがエンクロージャに取り付けられ、磁気媒体ディスクに対して可動である。アクチュエータは、データを磁気媒体ディスクのトラックに記録するためのヘッドの磁場輪郭を備えたヘッドを有する。このヘッドの磁場輪郭は、先に書き込まれた１つ以上の隣接トラックまで延びる磁場の幅を有する。この磁場の幅は、隣接トラック上のアイランドの第１層における第１層の半径方向の幅まで延びるだけで、第２層の半径方向の幅までは延びない。
【００３８】
ハードディスクドライブシステムのいくつかの実施形態においては、交換結合複合（ＥＣＣ）−ＢＰＭアイランドまたは構造が、ＡＴＩ／ＡＴＥを低減する独自の形状を有する。この形状は、略截頭円錐状の３次元形状のような先細の形態と、側面形状としてみた場合に略台形の形状とを包含することができる。また、アイランドは、上層が底層よりも小さくなるように棚型の構造を有してもよい。各ＢＰＭアイランドには、非磁性の層間層を介して、幾分低減された層間層交換において結合される多重磁気層を設けることができる。アイランドの上層は、段階的な異方性構造を形成するために、底層よりも低い異方性を有するように構成することができる。
【００３９】
異方性が異なる層の間の層間層結合は、アイランド全体の同時非可逆スイッチングをトリガするのに十分な強さを有する。しかし、異方性が異なる層の間の層間層結合は、上層の低異方性の可逆的な独立の傾きを可能にする程度に十分に弱いものである。このため、上層は下部層の高異方性に対するトルクを生成する。この構成は、下部層の高異方性に対する核形成アシスト層として作用し、全媒体積層体の全反転磁場を、熱安定性を減退させることなく低下させる。
【００４０】
本明細書に記述するＥＣＣ−ＢＰＭ構造の実施形態は、アイランドの中心部分のみに存在する核形成アシスト層を有する。前記の点から見ると、アイランドの外側端部は、形状設計されたアイランドの側壁角度のために下部層の高異方性材料のみを含むことになる。その結果、アイランドは、低異方性の核形成アシスト層が存在するために容易に反転する中心部分を有する。アイランドの外側端部は、核形成アシスト層が欠如しているので、反転がより困難である。このような構造においては、反転は、低異方性の核形成アシスト層が存在するアイランドの中心部から生起する。この効果はＡＴＩの低減に寄与する。それは、アイランドの端部からアイランド反転の核形成をすることが遥かに困難になるからである。従って、各個別アイランドの高異方性の端部と、反転が、核形成アシスト層が存在するアイランドの中心部において開始される必要があるという事実とのために、隣接トラック上のアイランドの反転が生起する可能性は大きく低下する。
【００４１】
本明細書は、発明の最良の形態を包含する実施形態を開示する例であって、当業者に本発明の作製および利用を可能ならしめるような例を用いている。特許の範囲は、請求項によって規定されており、当業者が思い至る他の例を包含する可能性がある。このような他の例は、それが、請求項の文字通りの表現と異ならない構造要素を有する場合には、あるいは、それが、請求項の文字通りの表現から非実質的な差異しか有しない同等の構造要素を包含する場合には、請求項の範囲内にあることが意図されている。
【００４２】
上記の一般的な記述または例において述べた構成要件のすべてが必要であるとは限らないこと、特定の構成要件の一部分は必要でない可能性があること、および、記述された構成要件に１つ以上の別の構成要件を付加し得る場合があることに留意されたい。なお、さらに、列挙された構成要件の順序は、必ずしもそれらが遂行される順序ではない。
【００４３】
以上の明細書においては、概念を、特定の実施形態を参照して記述してきた。しかし、当業者は、添付の請求項に述べる本発明の範囲から逸脱することなく種々の修正および変更をなし得ることを認めるであろう。従って、明細書の記述および図面は、制限する趣旨のものであるよりは例示的なものと見做されるべきであり、このような修正は、すべて、本発明の範囲内に包含されることが意図されている。
【００４４】
本明細書において用いる用語としての「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ／ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「包含する（ｉｎｃｌｕｄｅｓ／ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、「有する（ｈａｓ／ｈａｖｉｎｇ）」、あるいはこれらの任意の変形句は、非排他的な包摂を意味するように意図されている。例えば、特徴のリストを含むプロセス、方法、製品または装置は、それらの特徴のみに必ずしも限定されるのではなく、明示的に列挙されていない他の特徴、あるいは、そのようなプロセス、方法、製品または装置には本来固有の他の特徴を包含することができる。さらに、明示的に逆に規定しない限り、「または、あるいは（ｏｒ）」は、「排他的なまたは、あるいは」ではなく「包含的なまたは、あるいは」を意味する。例えば、「条件ＡまたはＢ」は、次のいずれかによって満足される。すなわち、「Ａが真であり（または存在し）かつＢが偽である（または存在しない）」、「Ａが偽であり（または存在せず）かつＢが真である（または存在する）」、および、「ＡおよびＢが共に真である（または存在する）」のいずれかである。
【００４５】
また、本明細書における要素および構成要素の記述に、不定冠詞「ａ」または「ａｎ」を用いている。これは単に便宜上のためであり、本発明の範囲の一般的な意味を与えるためである。この記述は、「１つの」または「少なくとも１つの」を包含するように読まれるべきであり、また、単数は、それが複数を含意しないことが明らかでない限り、複数をも包含する。
【００４６】
以上においては、利益、他の利点、および問題に対する解決策を、特定の実施形態に関連付けて説明してきた。しかし、この利益、利点、問題に対する解決策、および、あらゆる利益、利点または解決策を生じさせるかあるいはより顕著にする可能性がある任意の特徴は、任意の請求項またはすべての請求項の決定的に重要な、必要な、あるいは必須の特徴と見做されるべきではない。
【００４７】
当業者は、本明細書読了後、特定の特徴は、本明細書において、明確化のために、別個のいくつかの実施形態に関連付けて記述されているが、単一の実施形態における組合せにおいても用いることができることを認めるであろう。逆に、簡潔さのために、単一の実施形態に関連付けて記述されている種々の特徴を、別個にまたは任意のサブコンビネーションにおいて用いることも可能である。さらに、範囲で表現される値への言及は、その範囲内のそれぞれのかつあらゆる値を包含する。
【符号の説明】
【００４８】
２１、２３、３１、４１、５１、８１ ＥＣＣ構造アイランド
２４、７１ 交換スプリング構造アイランド
２５、３５、４５、７５、８５ 上層
２６ 中間層
２７、３７、４７、７７、８７ 底層
２９、３９、４９ 結合層
５２ ヘッド
５３ 磁場輪郭
５５ 外側端部
１０６ アクチュエータアセンブリ
１１０ ヘッド
１１１ 記録媒体
１１２ サーボセクター
１１３ トラック
１１４ ピボット
１１６ プロセッサ
ｂ１、ｂ２、ｂ３ 底層の厚さ
ｄ１、ｄ２、ｄ３ 直径
ｔ１、ｔ２、ｔ３ 上層の厚さ
Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３ トラック
ｗ１、ｗ２、ｗ３ 側壁の半径方向幅
α１、α２、α３ 側壁角度
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸を有する基板と、
前記基板上において、複数のトラック内に配置される交換結合ビットパターン化媒体であって、各トラックは、前記基板から軸方向に延びるアイランドのパターンを有し、各アイランドは、
第１の異方性および第１層の半径方向の幅を有する第１層と、
前記第１層の上の第２層であり、前記第１の異方性より低い第２の異方性、および前記第１層の半径方向の幅より小さい第２層の半径方向の幅を有する第２層と、
を含む交換結合ビットパターン化媒体と、
を含む磁気媒体ディスク。
【請求項２】
前記交換結合ビットパターン化媒体が、交換結合複合構造または交換スプリング構造を含む、請求項１に記載の磁気媒体ディスク。
【請求項３】
前記第１層および第２層の間に結合層をさらに含み、この結合層は、前記第２層の半径方向の幅より大きく、かつ前記第１層の半径方向の幅より小さい結合層の半径方向の幅を有する、請求項１に記載の磁気媒体ディスク。
【請求項４】
各アイランドが、前記第１層および第２層によって形成される階層化された構造を有する、請求項１に記載の磁気媒体ディスク。
【請求項５】
各アイランドが、略截頭円錐状の３次元形状と、略台形状の側面形状とを有する、請求項１に記載の磁気媒体ディスク。
【請求項６】
前記第１層および第２層の少なくともいずれかが、前記第１層および第２層の前記少なくともいずれかの層内で軸方向に変化する段階的な異方性を有する、請求項１に記載の磁気媒体ディスク。
【請求項７】
軸を有する基板と、
前記基板上において、複数のトラック内に配置される交換結合複合ビットパターン化媒体であって、各トラックは、前記基板から軸方向に延びるアイランドのパターンを有し、各アイランドは、
第１の異方性および第１層の半径方向の幅を有する第１層と、
前記第１層の上の結合層と、
前記結合層の上の第２層であり、前記第１の異方性より低い第２の異方性、および前記第１層の半径方向の幅より小さい第２層の半径方向の幅を有する第２層と、
を含む交換結合複合ビットパターン化媒体と、
を含む磁気媒体ディスク。
【請求項８】
前記結合層が、前記第２層の半径方向の幅より大きく、かつ前記第１層の半径方向の幅より小さい結合層の半径方向の幅を有する、請求項７に記載の磁気媒体ディスク。
【請求項９】
各アイランドが、前記第１層、結合層および第２層によって形成される階層化された構造を有する、請求項７に記載の磁気媒体ディスク。
【請求項１０】
各アイランドが、略截頭円錐状の３次元形状と、略台形状の側面形状とを有する、請求項７に記載の磁気媒体ディスク。
【請求項１１】
前記第１層および第２層が、軸方向に変化する段階的な異方性を有する、請求項７に記載の磁気媒体ディスク。
【請求項１２】
エンクロージャと、
前記エンクロージャに取り付けられかつ前記エンクロージャに対して軸の回りを回転可能な磁気媒体ディスクであり、複数のトラック内に配置される交換結合ビットパターン化媒体を有する磁気媒体ディスクであって、各トラックは、前記ディスクから軸方向に延びるアイランドのパターンを有し、各アイランドは、
第１層の半径方向の幅を有する第１層と、前記第１層の上にあり、かつ前記第１層の半径方向の幅より小さい第２層の半径方向の幅を有する第２層と、
を含む磁気媒体ディスクと、
前記エンクロージャに取り付けられかつ前記磁気媒体ディスクに対して可動なアクチュエータであり、データを前記磁気媒体ディスクのトラックに記録するためのヘッドの磁場輪郭を備えたヘッドを有するアクチュエータであって、
前記ヘッドの磁場輪郭は、隣接トラックまで延びる磁場の幅を有し、この磁場の幅は、隣接トラック上のアイランドの第１層における第１層の半径方向の幅まで延びるだけで、その第２層の半径方向の幅までは延びないアクチュエータと、
を含むハードディスクドライブ。
【請求項１３】
前記交換結合ビットパターン化媒体が、交換結合複合体または交換スプリングを含む、請求項１２に記載のハードディスクドライブ。
【請求項１４】
前記第１層が第１の異方性を有し、前記第２層が、前記第１の異方性より低い第２の異方性を有する、請求項１２に記載のハードディスクドライブ。
【請求項１５】
前記第２層の半径方向の幅より大きく、かつ前記第１層の半径方向の幅より小さい結合層の半径方向の幅を有する結合層をさらに含む、請求項１２に記載のハードディスクドライブ。
【請求項１６】
各アイランドが、前記第１層および第２層によって形成される階層化された構造を有する、請求項１２に記載のハードディスクドライブ。
【請求項１７】
各アイランドが、略截頭円錐状の３次元形状と、略台形状の側面形状とを有する、請求項１２に記載のハードディスクドライブ。
【請求項１８】
前記第１層および第２層の少なくともいずれかが、その第１層および第２層の少なくともいずれかの層内で軸方向に変化する段階的な異方性を有する、請求項１２に記載のハードディスクドライブ。
【請求項１】
軸を有する基板と、
前記基板上において、複数のトラック内に配置される交換結合ビットパターン化媒体であって、各トラックは、前記基板から軸方向に延びるアイランドのパターンを有し、各アイランドは、
第１の異方性および第１層の半径方向の幅を有する第１層と、
前記第１層の上の第２層であり、前記第１の異方性より低い第２の異方性、および前記第１層の半径方向の幅より小さい第２層の半径方向の幅を有する第２層と、
を含む交換結合ビットパターン化媒体と、
を含む磁気媒体ディスク。
【請求項２】
前記交換結合ビットパターン化媒体が、交換結合複合構造または交換スプリング構造を含む、請求項１に記載の磁気媒体ディスク。
【請求項３】
前記第１層および第２層の間に結合層をさらに含み、この結合層は、前記第２層の半径方向の幅より大きく、かつ前記第１層の半径方向の幅より小さい結合層の半径方向の幅を有する、請求項１に記載の磁気媒体ディスク。
【請求項４】
各アイランドが、前記第１層および第２層によって形成される階層化された構造を有する、請求項１に記載の磁気媒体ディスク。
【請求項５】
各アイランドが、略截頭円錐状の３次元形状と、略台形状の側面形状とを有する、請求項１に記載の磁気媒体ディスク。
【請求項６】
前記第１層および第２層の少なくともいずれかが、前記第１層および第２層の前記少なくともいずれかの層内で軸方向に変化する段階的な異方性を有する、請求項１に記載の磁気媒体ディスク。
【請求項７】
軸を有する基板と、
前記基板上において、複数のトラック内に配置される交換結合複合ビットパターン化媒体であって、各トラックは、前記基板から軸方向に延びるアイランドのパターンを有し、各アイランドは、
第１の異方性および第１層の半径方向の幅を有する第１層と、
前記第１層の上の結合層と、
前記結合層の上の第２層であり、前記第１の異方性より低い第２の異方性、および前記第１層の半径方向の幅より小さい第２層の半径方向の幅を有する第２層と、
を含む交換結合複合ビットパターン化媒体と、
を含む磁気媒体ディスク。
【請求項８】
前記結合層が、前記第２層の半径方向の幅より大きく、かつ前記第１層の半径方向の幅より小さい結合層の半径方向の幅を有する、請求項７に記載の磁気媒体ディスク。
【請求項９】
各アイランドが、前記第１層、結合層および第２層によって形成される階層化された構造を有する、請求項７に記載の磁気媒体ディスク。
【請求項１０】
各アイランドが、略截頭円錐状の３次元形状と、略台形状の側面形状とを有する、請求項７に記載の磁気媒体ディスク。
【請求項１１】
前記第１層および第２層が、軸方向に変化する段階的な異方性を有する、請求項７に記載の磁気媒体ディスク。
【請求項１２】
エンクロージャと、
前記エンクロージャに取り付けられかつ前記エンクロージャに対して軸の回りを回転可能な磁気媒体ディスクであり、複数のトラック内に配置される交換結合ビットパターン化媒体を有する磁気媒体ディスクであって、各トラックは、前記ディスクから軸方向に延びるアイランドのパターンを有し、各アイランドは、
第１層の半径方向の幅を有する第１層と、前記第１層の上にあり、かつ前記第１層の半径方向の幅より小さい第２層の半径方向の幅を有する第２層と、
を含む磁気媒体ディスクと、
前記エンクロージャに取り付けられかつ前記磁気媒体ディスクに対して可動なアクチュエータであり、データを前記磁気媒体ディスクのトラックに記録するためのヘッドの磁場輪郭を備えたヘッドを有するアクチュエータであって、
前記ヘッドの磁場輪郭は、隣接トラックまで延びる磁場の幅を有し、この磁場の幅は、隣接トラック上のアイランドの第１層における第１層の半径方向の幅まで延びるだけで、その第２層の半径方向の幅までは延びないアクチュエータと、
を含むハードディスクドライブ。
【請求項１３】
前記交換結合ビットパターン化媒体が、交換結合複合体または交換スプリングを含む、請求項１２に記載のハードディスクドライブ。
【請求項１４】
前記第１層が第１の異方性を有し、前記第２層が、前記第１の異方性より低い第２の異方性を有する、請求項１２に記載のハードディスクドライブ。
【請求項１５】
前記第２層の半径方向の幅より大きく、かつ前記第１層の半径方向の幅より小さい結合層の半径方向の幅を有する結合層をさらに含む、請求項１２に記載のハードディスクドライブ。
【請求項１６】
各アイランドが、前記第１層および第２層によって形成される階層化された構造を有する、請求項１２に記載のハードディスクドライブ。
【請求項１７】
各アイランドが、略截頭円錐状の３次元形状と、略台形状の側面形状とを有する、請求項１２に記載のハードディスクドライブ。
【請求項１８】
前記第１層および第２層の少なくともいずれかが、その第１層および第２層の少なくともいずれかの層内で軸方向に変化する段階的な異方性を有する、請求項１２に記載のハードディスクドライブ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１２−７４１２７（Ｐ２０１２−７４１２７Ａ）
【公開日】平成２４年４月１２日（２０１２．４．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２１０８５４（Ｐ２０１１−２１０８５４）
【出願日】平成２３年９月２７日（２０１１．９．２７）
【出願人】（５０３１１６２８０）ヒタチグローバルストレージテクノロジーズネザーランドビーブイ (1,121)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年４月１２日（２０１２．４．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月２７日（２０１１．９．２７）
【出願人】（５０３１１６２８０）ヒタチグローバルストレージテクノロジーズネザーランドビーブイ (1,121)
【Ｆターム（参考）】
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