磁気記録媒体、記録再生装置、および磁気記録媒体の製造方法
【課題】
記録領域とサーボ領域の磁性体ドットパターンを同時に作成し、記録領域およびサーボ領域において磁性ドットパターンを規則的に再現性よく配列することで、記録再生ヘッドがサーボ領域から記録領域へ正確にアクセスできる磁気記録媒体および記録再生装置、また、磁気記録媒体の製造方法を提供すること。
【解決手段】
セクターサーボ方式の磁気記録媒体を、データを磁気記録するための記録領域と、前記記録領域間に設けられ、少なくとも記録再生ヘッドの位置決めを行うためのバースト部を有するサーボ領域とを具備し、前記バースト部には複数のマトリクスが形成され、前記マトリクスには一様に４つまたは一様に５つの磁性ドットを配列する構成とする。
記録領域とサーボ領域の磁性体ドットパターンを同時に作成し、記録領域およびサーボ領域において磁性ドットパターンを規則的に再現性よく配列することで、記録再生ヘッドがサーボ領域から記録領域へ正確にアクセスできる磁気記録媒体および記録再生装置、また、磁気記録媒体の製造方法を提供すること。
【解決手段】
セクターサーボ方式の磁気記録媒体を、データを磁気記録するための記録領域と、前記記録領域間に設けられ、少なくとも記録再生ヘッドの位置決めを行うためのバースト部を有するサーボ領域とを具備し、前記バースト部には複数のマトリクスが形成され、前記マトリクスには一様に４つまたは一様に５つの磁性ドットを配列する構成とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気記録媒体、記録再生装置、および磁気記録媒体の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
パターンドメディアは、互いに磁気的に分離された複数のドット状磁気記録部を有する磁気記録媒体であり、典型的には非磁性体層によって互いに磁気的に分離された複数のドット状磁気記録部がトラック方向に配列した構造である。パターンドメディアを用いた磁気記録装置は、従来の記録層を連続膜とした媒体を用いた磁気記録装置に回避不可能な記録ビット間の干渉や熱揺らぎ等の問題を生じることがないため、より高い面記録密度を実現し得るものとして期待されている。
【０００３】
このパターンドメディアで１つのドット状記録部に１ビットの情報を記録するためには、一般的にこれらドット状記録部が規則的に配列していることが必要である。
【０００４】
規則的に配列したドット状記録部を形成する一つの方法としては、フォトリソグラフィを利用する方法がある。しかしながら、紫外線露光を行った場合、３０ｍｍ以下の超微細な加工は困難である。また、荷電粒子線描画や集束イオンビーム描画によれば、微細な加工が可能となるものの、この方法で多数のドット状記録部を形成することは描画時間が長時間となるため非現実的である。
【０００５】
規則的に配列したドット状記録部を形成する他の方法として、ブロックコポリマーの相分離により微細周期構造を呈する現象を利用して、これを磁性体加工のマスクテンプレートとして磁性膜を加工し、互いに分離した磁性ドット配列構造を得る方法がある（特許文献１）。
【０００６】
この方法は自己組織化を利用して島状領域と海状領域とを形成しているので、きわめて微細なパターンを容易に形成することができる。ただし、先の自己組織化は、塗膜中の一箇所を起点として生じるわけではなく、複数箇所を起点として生じる。外部からの規制力が作用していない条件の下では、ある箇所を起点とした自己組織化の結果として得られる六方格子と、他の箇所を起点とした自己組織化の結果として得られる六方格子との間に配向方向の相関はない。そのため、塗膜中には、六方格子の配向方向が互いに異なる領域が生じることになる。すなわち、塗膜中に欠陥や粒界が多数存在し、実用的な記録再生を実現することができない。
【０００７】
そこで自己組織化粒子の配列により得られるパターンをパターンドメディアの記録ビットとして用いるため、記録ディスク表面に同心円状もしくは螺旋状の凹凸溝を設け、この溝に沿って自己組織化粒子を並べる方法がある（特許文献２）。自己組織的に配列したドットをマスクパターンとして磁性膜をエッチング加工することにより、ドットパターンの形状を転写した磁性体ドットの配列パターンを得ることができ、これらを記録領域として用いることができる。
【０００８】
一方、上記自己組織配列を用いて作成された記録領域へ記録再生ヘッドを位置決めするために、記録領域とは別の領域にサーボ領域を具備することが必要である。この手法では、自己組織材料を基板の全面に塗布し、得られた自己組織ドットをマスクパターンとしてテンプレートを作成する手法であるため、サーボ領域も同じ手法で形成することが製造上好ましい。
【特許文献１】特開２００２−３３４４１４公報
【特許文献２】特開２００５−１００４９９公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は上記の事情を鑑みてなされたもので、ブロックコポリマーを利用した自己組織配列手法を用いて記録領域とサーボ領域の磁性体ドットパターンを同時に作成し、記録領域およびサーボ領域において磁性ドットパターンを規則的に再現性よく配列することで、記録再生ヘッドがサーボ領域から記録領域へ正確にアクセスできる磁気記録媒体および記録再生装置、また、磁気記録媒体の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の磁気記録媒体は、データを磁気記録するための記録領域と、記録領域間に設けられ、少なくとも記録再生ヘッドの位置決めを行うためのバースト部を有するサーボ領域とを具備し、バースト部には複数の略正方形状のマトリクスが形成され、マトリクスには一様に４つまたは一様に５つの磁性ドットを配列することを特徴とする。
【００１１】
さらに、本発明の磁気記録再生装置は上記の磁気記録媒体と、読取書込ヘッドと、情報を記録及び再生する際に読取書込ヘッドと磁気記録媒体と相対移動させる駆動機構とを具備してもよい。ここで、セクターターボ方式とは、磁気記録媒体のサーボ領域にトラック位置決めのためのサーボ信号や、そのトラックのアドレス情報信号、再生クロック信号等のサーボ情報を記録しておき、磁気ヘッドがこのサーボ領域を走査してサーボ情報を読み取り自らの位置を確認および修正する方式である。
【発明の効果】
【００１２】
以上本発明によれば，ブロックコポリマーを利用した自己組織配列手法を用いて記録領域とサーボ領域の磁性体ドットパターンを同時に作成し、サーボ領域の磁性体ドットパターンを規則的に配列した磁気記録媒体、記録再生装置および磁気記録媒体の製造方法を提供することができる。また、サーボ領域の磁性ドットパターンを規則的に再現性よく配列することで再生ヘッドの記録領域の各ドットへのアクセスを正確に行うことができる記録再生装置を提供することができる。
【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形態の一例として、図面を参照しながら説明する。なお、実施の形態を通して共通の構成には、同一の符号を付すものとし、重複する説明は省略する。また、各図は本発明の一例を示す模式図であり、その形状や寸法、比などは実際の磁気記録媒体などと異なる箇所があるが、これらは以下の説明と公知技術を用いて適宜設計変更できる。
【００１４】
本発明の実施形態に関わる記録媒体の各領域の構成を図１〜図２を用いて説明する。
【００１５】
図１は記録媒体の記録面に同心円状に形成されるトラックの方向の模式断面図である。図1に示すように記録媒体は磁気記録ヘッドの位置決め制御等に必要なサーボ領域１とデータを格納する記録領域２を有しており、サーボ領域１はプリアンブル部３、アドレス部４および偏差検査バースト部５（以下バースト部とする）を具備している。
【００１６】
図２は記録媒体の記録面に同心円状に形成されるトラックの方向の模式平面図である。本発明の一実施形態では図２の矩形中に磁性ドット配列を有するが、図2ではドット構造は省略している。また、図２はサーボ領域全体を示すために紙面の左右方向の縮尺を縮めているが、実際のバースト部５のバーストマーク、アドレス部４のビットの形状は正方形に近い形をしている。
【００１７】
記録領域２は磁性体ドット配列を有する記録トラック６と非磁性体を有するガードバンド７を具備している。サーボ領域１のプリアンブル部３、アドレス部４およびバースト部５には磁性体と非磁性体のパターンが形成されている。
【００１８】
磁性体のパターンとは、記録ヘッドが発する磁界により磁化の方向を変え、記録ヘッドの磁界が消えた後も磁化の方向が保持される強磁性体を含む集合体により形成されるパターンであり、記録領域においては情報の記録、サーボ領域においては上記の各機能を有する。材料としては、Co、Ｆｅ等の磁性材料を含む合金、多層膜で形成される。
【００１９】
また、非磁性体のパターンとは記録ヘッドの磁界に影響を受けす、再生ヘッドが受ける磁界強度が磁性体パターンより弱い材料であり、磁性体パターン間を埋めることで媒体前面を平坦化し、記録再生ヘッドの記録媒体上の掃引を安定に行わせる働きがある。具体的には例えばＳｉＯ２、ＡｌＯ２などの金属酸化物、Ｃ、Ｔｉなどの非磁性無機物、ポリマーなどの有機物が挙げられる。
【００２０】
プリアンブル部３は、記録媒体の回転偏心などにより生じる時間のズレに対してサーボ信号再生用クロックを同期させるＰＬＬ処理や、信号再生振幅を適正に保つＡＧＣ処理を行うために設けられている。プリアンブル部３では磁性体のドットパターンが一定間隔で形成されている。
【００２１】
アドレス部４はサーボ信号認識コード（サーボマーク）や、セクタ情報、トラック情報などが、プリアンブル部３の周方向ピッチと同一ピッチでマンチェスターコードによって形成されている。特に、トラック情報は、サーボトラックごとにその情報が変化するパターンとなるため、シーク動作時のアドレス判断ミスの影響が小さくなるように隣接トラックとの変化が最小となるグレイコードに変換してから、マンチェスターコード化して記録されている。
【００２２】
バースト部５はトラックアドレスのオントラック状態からのオフトラック量を検出するためのオフトラック検出用領域で、クロストラック方向にパターン位相をずらした４種のマーク（Ａ、B、C、Dバーストと呼ばれる）が形成されている。各バーストは周方向に複数個のバーストマークがプリアンブル部３と同一のピッチで配置されている。また、クロストラック方向の周期はアドレスパターンが変化する周期（サーボトラック周期）に比例する。個々のバーストマークが磁性ドットの集合体で形成され、磁性ドットの周囲を非磁性体で取り囲むようにする。各Ａ、B、C、Dバーストの再生信号の平均振幅値を演算処理してオフトラック量を算出する。
【００２３】
上述のように本発明の実施形態ではプリアンブル部３、アドレス部４、バースト部５および記録領域２は磁性ドットの集合体であり、各領域の磁性体ドットは自己組織材料を用いた手法で形成される。
【００２４】
図３は磁性体ドットを形成する工程を説明するための断面図である。
【００２５】
図３（Ａ）は自己組織材料を充填するためのガイドを形成する工程を示す図である。基板３１表面に磁性層３２を形成し、磁性層３２上にマスク膜３３を製膜した後、レジスト３４をスピンコート法などによって形成する。レジスト３４は人工的描画法による描画とエッチングにより、凹部のガイド３５を得る。基板３１の材料には、エッチングが可能なＳｉやガラス、もしくは石英が好ましい。レジスト膜は公知のノボラックタイプのレジストが使用でき、この実施の形態の場合、磁性ドットは直径約１０nm、隣接する磁性ドットとのピッチは約２５nmを想定しており、レジストの厚さは約７０ｎｍ、磁性層の厚さは約３０ｎｍである。
【００２６】
図３（Ｂ）はレジストを除去した後、（Ａ）で得られたガイド３５に自己組織材料３６を充填し、アニ−ル処理を行うことにより自己組織材料３５を相分離する工程を示す図である。この工程における相分離構造は、六方格子状に配列したドット部３７とドット部３７を取り囲むマトリクス部３８により構成される。
【００２７】
この実施の形態では、自己組織材料３６をとしてＰＳ（ポリスチレン）−ＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）ジブロックコポリマーを想定している。このＰＳ−ＰＭＭＡのジブロックコポリマーの分子量比は例えば、ドット３７間のピッチを２６nmとする場合、ＰＳ分子量１２２００に対してＰＭＭＡ分子量３５５００であり、概ねＰＳ２５％、ＰＭＭＡ７５％の割合である。このとき、ミセル構造をとり、エッチングレートの低いＰＳがドット部３７、エッチングレートの高いＰＭＭＡがマトリクス部３８を構成する。ＰＳ−ＰＭＭＡジブロックコポリマーはトルエンなどの適当な溶媒に溶解させ製膜する。その後、ＰＳ−ＰＭＭＡジブロックコポリマーのガラス転移点温度以上の温度でアニ−ル処理を行うことにより、相分離構造を得る。この場合、窒素雰囲気下において、例えば約160℃、約10時間で相分離が起こる。
【００２８】
図３（Ｃ）は（Ｂ）で相分離構造を呈した自己組織材料３６をマスクに下層の磁性層３２にパターンを転写する工程を示す断面図である。図（Ｃ）の工程では、得られた相分離構造をもとに、エッチングを施すことにより、磁性層３２上にパターンを形成する。この工程において、六方格子配列のドット部３７が凸部となり、マトリクス部が磁性層３２から除去され凹部となる。この工程におけるエッチングは、酸素イオンを用いたＲＩＥ（リアクティブイオンエッチング）によって、約−20℃、約2mTorrの雰囲気で、約100Wの電界を印加して行う。なお、このとき、ＣＦ4をエッチャントとして用いるＲＩＥも可能である。また、エッチングによって残った自己組織材料３９はＡｒミリング処理などの磁性体加工プロセスで磁性層３２をエッチングし磁性体ドットを形成する。なお、（Ｃ）の工程で、残った自己組織材料３９に対してマスク膜３３のエッチング耐性が低い場合には、マトリクス部３８以外の磁性層、すなわちドット部位外の磁性層４１が、エッチング後に除去される場合がある。その場合、基板３１上にはドット部３７の下層の磁性体層のみとなるが、一様に４つあるいは５つの磁性ドットが配列されていれば本発明の効果には影響しない。
【００２９】
図３（Ｄ）は（Ｃ）で形成されたマトリクス部に平坦化膜４０を製膜して、記録媒体の表面を処理する工程を示す断面図である。自己組織材料の残渣をアッシングにより除去した後、基板前面に平坦化膜４０を製膜する。平坦化膜４０はＳｉＯ２、カーボン、アルミナ、ＰＭＭＡ、ＰＳ等のポリマーを用いマトリクス部を満たして、表面を研磨して形成した。
【００３０】
上述のようにブロックコポリマーなどの自己組織材料を用いた磁気記録媒体では、マトリクス部に相当するガイド構造をサーボ領域および記録領域に形成する必要があって、ガイドの形状が磁性体ドットの配列に大きく影響する。
【００３１】
図４は磁性体ドットの配列構造を示す平面図である。図４の（Ａ１）、（Ｂ１）および（Ｃ１）はガイドとジブロックコポリマーの自己組織配列のピッチを基準としたガイドの長さを示している。また、（Ａ２）、（Ｂ２）および（Ｃ２）はガイド内にジブロックコポリマーを充填し、図３（Ａ）〜（Ｄ）の工程の処理を行った後のドット配列構造である。
【００３２】
図４（Ａ１）では例えば１辺２Ｐの略正方形形状のガイドを形成している。このガイドの中にブロックコポリマーを充填すると、膜面内に図４（Ａ２）では（Ａ１）のガイドに２列×２列の磁性体ドットを配列した４個のドットからなる構造が得られる。ジブロックコポリマーは２種類の異なるポリマーが連結して１つのポリマーを形成している。アニール処理を行うと、膜内部で２種類のポリマーが、同種類どうしで凝集したミセル構造をとる。すなわちポリマー中の親水性の高い基が凝集して球状をなしその外面を疎水性の高い基が被覆するような構造をする。よって２つのポリマー部の分子量を調整することにより、相分離後の構造を凸部の直径とそのピッチを調整することができる。図４（Ａ２）の場合、磁性ドットのピッチがＰであり、層分離後の親水性基の長さと疎水性基の長さの和にほぼ等しくなる。一方、ガイド内部の限られた領域内では、ドットパターンは必ずしも六方格子を形成せず、領域内をなるべく一様にドットが配置されるような構造を取る。したがって、磁性ドットパターンを規則的に再現性よく配列することができ、一様なバーストマークが形成できる。
【００３３】
図４（Ｂ１）では、１辺が２．５Ｐの正方形ガイドを用いている。このガイド内でジブロックコポリマーの自己組織配列を形成すると図４（Ｂ２）に示すようにガイドの任意の１辺からドットが２個、１個、２個で配列した５個のドット配列構造が得られる。このドット配列構造が得られる理由は、図４（Ａ１）で用いた１辺２Ｐのガイドよりもガイドが大きいため、２列×２列の構造ではガイド全面をドット構造が充填できず、もう１ドットを形成する必要があるからである。もう１ドットの位置は４つのドットの中心に形成することで、ほぼガイド全面を満たすことが出来るため、結果として２個、１個、２個の配列で合計５個のドットからなる構造が得られる。
【００３４】
なお、図４（Ｂ１）のガイド構造においても、図４（Ａ１）の場合と等しく、隣接する複数のガイド内で全て同じドット配列を得ることができる。したがって、図４（Ａ１）同様、磁性ドットパターンを規則的に再現性よく配列することができ、一様なバーストマークが形成できる。
【００３５】
一方、図４（Ｃ１）ではガイド構造として１辺３Ｐの略正方形構造を用いている。このガイド内でジブロックコポリマーの相分離を行った結果、図４（Ｃ２）では３列×３列の合計９個のドット配列構造や、３個、２個、３個からなる８個のドット配列構造が観測される。３個、２個、３個の構造は、２個のドットが縦に並ぶ配列と横に並ぶ配列が混在する。 このドット配列構造が得られる理由は、１辺３Ｐの正方形ガイド内に３×３の正方格子ドット構造を作成した場合には、六方格子細密充填と比較して充填率が低いからであり、中央の列は両端の３個のドットの間を充填する２個のドット構造となり、さらにこの２個のドットは周囲の空間を充填するために４角のドットと比較して大きなサイズとなる。また、両端の３個のドット配列の中央のドットはサイズの大きな２個のドット間の空間を充填するため、それぞれ内側に少し移動する。
【００３６】
また、１辺３Ｐの略正方形ガイドでは、上記の３×３構造、３個２個３個構造で２個が横向き、縦向きの合計３個の配列はそれぞれほぼ同等に安定した構造であるため、複数のガイドを用いた場合には図４（Ｃ２）に示す如く、３つの配列がランダムに発生する。
【００３７】
以上図４に示した通り、ガイドの形状とジブロックコポリマーの分子量によって、複数のガイド内の構造が同一な場合と、数種類かに異なる場合が発生する。ガイド内のドット構造が異なると、このガイドを用いて得られるサーボ領域において、位置決めを行う際の信号形状がガイド毎に異なる。矩形ガイド内のドット配列構造を複数のガイド間で一定にするためには、図４（Ａ２）および図４（Ｂ２）に示す如く、矩形ガイドそれぞれの辺に２個ずつドットが配列する構造が必要である。
【００３８】
本発明ではこの条件を満たすための構造として図４（Ａ２）に挙げた２×２構造、および図４（Ｂ２）に挙げた２個１個２個構造のうち、どちらかの構造をサーボ領域に用いて磁気記録媒体を作成している。
【００３９】
（実施例）
（記録媒体の製造）
（１）１辺１インチのガラス基板上に、厚さ約３０ｎｍのＰｄ下地層と厚さ約５０ｎｍの垂直磁気記録材料ＣｏＣｒＰｔを製膜して磁性層を形成し、さらに磁性層上に厚さ約５０ｎｍのＳｉＯ2膜を製膜した。ＳｉＯ2膜上にレジストをスピンコートした。ナノインプリンティングリソグラフィーによりレジストを加工し、図５（Ａ）に示す概略図の網掛け部のように、幅５０ｎｍ、間隔１２０ｎｍの凹状のガイド（白抜き部）が平行に並んで構成される記録領域と、１辺６０ｎｍの正方形のガイド（白抜き部）が組み合わさって構成されたサーボ領域のレジストパターンを形成した。このレジストパターンをマスクとして、ＲＩＥにより磁性層に達するまでＳｉＯ2膜をエッチングしてＳｉＯ2膜にガイドを転写した。このようにして形成されたガイドが記録領域およびサーボ領域となる。
【００４０】
（２）ガイド領域内にブロックコポリマーを埋め込んで微粒子の規則配列構造を形成した。まずガイドの底面に露出した磁性層の表面をヘキサメチルジシラザンにより疎水化処理した。その後、レジストパターンの残渣をアッシングした。ポリスチレン−ポリブタジエンのブロックコポリマー（ＰＳの分子量Ｍｗ＝１２０００、ＰＢの分子量Ｍｗ＝３５０００）をトルエンに１％ｗ／ｗの濃度で溶解した溶液を調製した。試料上に溶液をスピンコートしてＳｉＯ2膜に転写されたガイド領域内にブロックコポリマーを埋め込んだ。試料を真空中において１５０℃で３０時間アニールして、ブロックコポリマーを規則配列化させた。この結果、図５（Ｂ)のように島状のポリスチレン粒子が海状のポリブタジエン部分によって囲まれ、サーボ領域のバースト部においては、個々のガイド内の隣接したポリスチレン粒子の中心間のピッチが３０ｎｍで周期的に配列した構造が形成された。
【００４１】
（３）規則配列した微粒子をマスクとして記録セルを形成した。ブロックコポリマーをオゾン処理してポリブタジエン部分を除去した後、水洗した。残ったポリスチレン粒子をマスクとしてＡｒイオンミリングにより磁性層をエッチングして記録セルを形成した。
【００４２】
（４）記録セル間のマトリクスを形成し、表面を平坦化した。ポリスチレン粒子の残渣をアッシングした。全面に厚さ約５０ｎｍのＳｉＯ2膜を製膜して記録セル間に埋め込んでマトリクスを形成した。ＳｉＯ2膜の表面をケミカルメカニカルポリッシング（ＣＭＰ）により研磨して平坦化した。その後、全面にダイアモンドライクカーボンを製膜して保護膜を形成した。
【００４３】
（記録再生装置）
次に、本発明の実施形態におけるパターンドメディアの磁気記録媒体を用いた記録再生装置の一例を図６を用いて簡単に説明する。
【００４４】
図６に示すハードディスクは、ヘッド・ディスクアセンブリ（ＨＤＡ）１００と呼ばれる本体部と、ＰＣＢと呼ばれるプリント回路基板２００を有する。ＨＤＡ１００は、図1のような記録面をもつパターンドメディアのディスク１４０と、ディスク１４０を回転させるスピンドルモータ（ＳＰＭ）１５０と、記録再生ヘッド１１０と、ヘッド移動機構１３０、１３１、１３９と、図示しないヘッドアンプ（ＨＩＣ）を有する。
【００４５】
ヘッド１１０は、ヘッド本体であるスライダ（ＡＢＳ）に、リード素子（ＧＭＲ素子）及びライト素子を有する磁気ヘッド素子が実装されたもので、ヘッド移動機構に搭載されている。ヘッド移動機構は、ヘッドを支持するサスペンション・アーム１３０と、サスペンション・アーム１３０を回転自在に支持するピボット軸１３９と、ＶＣＭ１３１とを有する。ＶＣＭ１３１は、サスペンション・アーム１３０にピボット軸１３９周りの回転トルクを発生させて、ヘッドをディスク１４０の半径方向に移動させる。さらに、ヘッドの入出力信号を増幅するためのヘッドアンプ（ＨＩＣ）がアーム上に固定され、フレキシブルケーブル（ＦＰＣ）で、ＰＣＢ２００側と電気接続されている。なお、本実施例では、ヘッド信号のＳＮ低減のために、ＨＩＣがヘッド移動機構上に設置された構成だが、本体部に固定された構成であっても良い。
【００４６】
ディスク１４０は表裏両面に記録再生可能であって、ヘッド移動軌跡と、磁気記録媒体１４０のサーボ領域パターンの円弧形状が略一致する表裏方向に、組み込まれる。仕様は、従来と同様に記録再生装置に適応した外径や内径、記録再生特性等を満足するものであるのは当然であるが、サーボ領域円弧形状として、ディスクの回転中心からピボッド中心までの距離を半径位置として持つ円周上に、円弧中心を持ち、円弧半径がピボッドから磁気ヘッド素子までの距離として、形成されたもので与えられている。
【００４７】
ＰＣＢ２００は、主として４つのシステムＬＳＩを搭載している。ディスクコントローラ（ＨＤＣ）２１０、リード／ライトチャネルＩＣ２２０、ＭＰＵ２３０、及びモータドライバＩＣ２４０である。
【００４８】
ＭＰＵ２３０は、ハードディスクの駆動システムの制御部であり、パターンドメディアのサーボ領域を用いてヘッド位置決め制御システムを実現するＲＯＭ、ＲＡＭ、ＣＰＵ及びロジック処理部を含む。ロジック処理部は、ハードウェア回路で構成された演算処理部で、高速演算処理に用いられる。また、この動作ソフト（ＦＷ）は、ＲＯＭに保存されており、このＦＷに従ってＭＰＵがドライブを制御する。
【００４９】
ＨＤＣ２１０は、ハードディスク内のインターフェース部であり、ディスクドライブとホストシステム（例えばパーソナルコンピュータ）とのインターフェースや、ＭＰＵ，リード／ライトチャネルＩＣ，モータドライバＩＣへの情報交換を行ないドライブ全体を管理する。
【００５０】
リード／ライトチャネルＩＣ２２０は、リード／ライトに関連するヘッド信号処理部であり、ＨＩＣのチャネル切替えや、リード／ライト等の記録再生信号を処理する回路で構成される。モータドライバＩＣ２４０は、ＶＣＭ１３１及びＳＰＭの駆動ドライバ部で、スピンドルモータを一定回転に駆動制御したり、ＭＰＵ２３０からのＶＣＭ操作量を、電流値としてＶＣＭ１３１に与えて、ヘッド移動機構を駆動する。
【００５１】
（ヘッド位置決め方法）
次に、ヘッド位置決めの制御を、図７を用いて簡単に説明する。
【００５２】
図７は、ヘッド位置決め制御のブロック図で、Ｃ，Ｆ，Ｐ，Ｓはそれぞれシステムの伝達関数を意味する。制御対象Ｐは、具体的にはＶＣＭを含むヘッド移動手段に相当し、信号処理部Ｓは具体的にはチャネルＩＣとＭＰＵ（オフトラック量検出処理の一部はＭＰＵ）により実現される要素である。
【００５３】
制御処理部は、フィードバック制御部Ｃ（以下第１コントローラ）及び同期抑圧補償部Ｆ（第２コントローラ）により構成され、具体的にはＭＰＵにより実現される。
【００５４】
信号処理部Ｓでの動作詳細は後述するが、ヘッド位置（ＨＰ）直下の、ディスクサーボ領域からのアドレス情報等を含む再生信号を基に、磁気記録媒体上のトラック現在位置（ＴＰ）情報を生成する。
【００５５】
第１コントローラは、磁気記録媒体上の目標トラック位置（ＲＰ）とヘッドの磁気記録媒体上現在位置（ＴＰ）との位置誤差（Ｅ）とを基に、位置誤差が小さくなる方向にＦＢ操作値Ｕ１を出力する。
【００５６】
第２コントローラは、磁気記録媒体上のトラック形状や磁気記録媒体の回転に同期した振動等を補正するためのＦＦ補償部で、事前に較正した回転同期補償値をメモリテーブルに保存している。第２コントローラは、通常、位置誤差（Ｅ）を使用せず、信号処理部Ｓから与えられる図示しないサーボセクタ情報を基に、テーブル参照して、ＦＦ操作値Ｕ２として出力する。
【００５７】
制御処理部は、第１及び第２のコントローラ出力Ｕ１及びＵ２を加算し、制御操作値ＵとしてＨＤＣを介してＶＣＭに供給し、ヘッドを駆動する。
【００５８】
なお、同期補償値テーブルは、初期動作時に較正処理されるが、位置誤差（Ｅ）が設定値以上に大きくなると再較正処理を開始し、同期補償値を更新する処理がなされる。
【００５９】
（位置情報検出処理方法）
次に、再生信号から、どのように位置偏差を検出するかを、図８を用いて簡単に説明する。
【００６０】
磁気記録媒体は、ＳＰＭにより一定回転速度で回転される。ヘッドは、サスペンション・アームに設けられたジンバルを介して弾性支持されており、かつ、ディスク回転に伴なう空気圧とのバランスで微小隙間を保持する様に浮上設計されている。これにより、ヘッド再生素子は一定の磁気空隙をもって、ディスク磁性層からの漏れ磁束を検出する事ができる。
【００６１】
磁気記録媒体のサーボ領域信号は、この回転により、一定周期でヘッド直下を通過する事になり、このサーボ領域再生信号から、トラック位置情報を検出する事で、一定周期のサーボ処理を実行できる。
【００６２】
ＨＤＣは、一旦、サーボマークと呼ぶサーボ領域識別フラグを認識すると、一定周期のため、ヘッド直下にサーボ領域が来るタイミングを予測することが可能となる。そこで、ＨＤＣはヘッド直下にプリアンブル部が来るタイミングで、チャネルにサーボ処理開始を促す。
【００６３】
図８のブロック図を参照して、チャネルにおけるアドレス再生処理部を簡単に説明する。ヘッドアンプＩＣ（ＨＩＣ）からの再生出力信号は、チャネルＩＣに読み込まれ、等化器でアナログフィルタ処理（長手信号等化処理）され、アナログディジタルコンバータ（ＡＤＣ）でデジタル値としてサンプリングされる。
【００６４】
本実施形態に係る磁気記録媒体からの漏れ磁束は垂直磁界で磁性体／非磁性体のパターンに対応するが、ヘッドアンプ（ＨＩＣ）の持つハイパス特性とチャネルＩＣ前段部の等化器での長手等化処理とにより、ＤＣオフセット成分が完全に除去され、プリアンブル部からのアナログフィルタ後の出力はほぼ疑似正弦波となる。
【００６５】
チャネルＩＣでは、その再生信号フェーズに応じて、処理を切替える。具体的には、再生信号クロックをメディアパターン周期に同期させる同期引込み処理、セクタ・シリンダ情報を読み取るアドレス判読処理、オフトラック量を検出するためのバースト部処理などが行われる。
【００６６】
同期引込み処理の詳細は省略するが、ＡＤＣサンプリングするタイミングを正弦波状の再生信号と同期させ、かつデジタルサンプル値の信号振幅をあるレベルに揃えるＡＧＣ処理とを行う。メディアパターンの１、０周期を４点でサンプリングする。
【００６７】
アドレス判読処理では、サンプリング値をＦＩＲでノイズ低下させ、最尤推定に基づくビタビ複合処理やグレイコード逆変換処理により、セクタ情報・トラック情報に変換する。これにより、ヘッドのサーボトラック情報を取得できる。
【００６８】
次いで、チャネルはバースト部でのオフトラック量の検出処理に移行する。バースト信号パターンＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄの順に、各信号振幅をサンプルホールド積分処理して、平均振幅相当の電圧値をＭＰＵに出力し、ＭＰＵへサーボ処理割込みを発行する。ＭＰＵは、この割込みを受けると、内部ＡＤＣにて各バースト信号を時系列に読み込み、ＤＳＰでオフトラック量に変換する処理を行う。このオフトラック量と、サーボトラック情報とにより、ヘッドのサーボトラック位置が精密に検出される。
【００６９】
以上の手法により磁気記録媒体において記録再生ヘッドが磁気記録媒体上に位置決めを行い、記録再生を行うことが出来た。
【００７０】
なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるのではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態にわたる全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】本実施形態に係る磁気記録媒体の断面図
【図２】本実施形態に係る磁気記録媒体の平面図
【図３】本実施形態に係る磁気記録媒体の磁性ドットの製造工程を示す平面図
【図４】本実施形態に係る磁性体ドットの配列構造を示す平面図
【図５】本実施形態に係る磁気記録媒体のマトリクス構造を示す平面図
【図６】本実施形態に係る記録再生装置を示すブロック図
【図７】本実施形態に係る記録再生装置におけるヘッド位置決め制御機構のブロック図
【図８】本実施形態に係る記録再生装置におけるアドレス再生処理部のブロック図
【符号の説明】
【００７２】
１…サーボ領域
２…記録領域
３…プリアンブル部
４…アドレス部
５…（偏差検査）バースト部
６…記録トラック
７…ガードバンド
３１…基板
３２…磁性層
３３…マスク膜
３４…レジスト
３５…ガイド
３６…自己組織材料
３７…ドット部
３８…マトリクス部
３９…エッチングによって残った自己組織材料
４０…平坦化膜
１００…ヘッド・ディスクアセンブリ（ＨＤＡ）
１１０…ヘッド
１３０…ヘッド移動機構
１３１…ヘッド移動機構
１３９…ヘッド移動機構
１４０…磁気記録媒体
１５０…スピンドルモータ（ＳＰＭ）
２００…プリント回路基板（ＰＣＢ）
２１０…ディスクコントローラ（ＨＤＣ）
２２０…リード／ライトチャネルＩＣ
２３０…ＭＰＵ
２４０…モータドライバＩＣ２４０
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気記録媒体、記録再生装置、および磁気記録媒体の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
パターンドメディアは、互いに磁気的に分離された複数のドット状磁気記録部を有する磁気記録媒体であり、典型的には非磁性体層によって互いに磁気的に分離された複数のドット状磁気記録部がトラック方向に配列した構造である。パターンドメディアを用いた磁気記録装置は、従来の記録層を連続膜とした媒体を用いた磁気記録装置に回避不可能な記録ビット間の干渉や熱揺らぎ等の問題を生じることがないため、より高い面記録密度を実現し得るものとして期待されている。
【０００３】
このパターンドメディアで１つのドット状記録部に１ビットの情報を記録するためには、一般的にこれらドット状記録部が規則的に配列していることが必要である。
【０００４】
規則的に配列したドット状記録部を形成する一つの方法としては、フォトリソグラフィを利用する方法がある。しかしながら、紫外線露光を行った場合、３０ｍｍ以下の超微細な加工は困難である。また、荷電粒子線描画や集束イオンビーム描画によれば、微細な加工が可能となるものの、この方法で多数のドット状記録部を形成することは描画時間が長時間となるため非現実的である。
【０００５】
規則的に配列したドット状記録部を形成する他の方法として、ブロックコポリマーの相分離により微細周期構造を呈する現象を利用して、これを磁性体加工のマスクテンプレートとして磁性膜を加工し、互いに分離した磁性ドット配列構造を得る方法がある（特許文献１）。
【０００６】
この方法は自己組織化を利用して島状領域と海状領域とを形成しているので、きわめて微細なパターンを容易に形成することができる。ただし、先の自己組織化は、塗膜中の一箇所を起点として生じるわけではなく、複数箇所を起点として生じる。外部からの規制力が作用していない条件の下では、ある箇所を起点とした自己組織化の結果として得られる六方格子と、他の箇所を起点とした自己組織化の結果として得られる六方格子との間に配向方向の相関はない。そのため、塗膜中には、六方格子の配向方向が互いに異なる領域が生じることになる。すなわち、塗膜中に欠陥や粒界が多数存在し、実用的な記録再生を実現することができない。
【０００７】
そこで自己組織化粒子の配列により得られるパターンをパターンドメディアの記録ビットとして用いるため、記録ディスク表面に同心円状もしくは螺旋状の凹凸溝を設け、この溝に沿って自己組織化粒子を並べる方法がある（特許文献２）。自己組織的に配列したドットをマスクパターンとして磁性膜をエッチング加工することにより、ドットパターンの形状を転写した磁性体ドットの配列パターンを得ることができ、これらを記録領域として用いることができる。
【０００８】
一方、上記自己組織配列を用いて作成された記録領域へ記録再生ヘッドを位置決めするために、記録領域とは別の領域にサーボ領域を具備することが必要である。この手法では、自己組織材料を基板の全面に塗布し、得られた自己組織ドットをマスクパターンとしてテンプレートを作成する手法であるため、サーボ領域も同じ手法で形成することが製造上好ましい。
【特許文献１】特開２００２−３３４４１４公報
【特許文献２】特開２００５−１００４９９公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は上記の事情を鑑みてなされたもので、ブロックコポリマーを利用した自己組織配列手法を用いて記録領域とサーボ領域の磁性体ドットパターンを同時に作成し、記録領域およびサーボ領域において磁性ドットパターンを規則的に再現性よく配列することで、記録再生ヘッドがサーボ領域から記録領域へ正確にアクセスできる磁気記録媒体および記録再生装置、また、磁気記録媒体の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の磁気記録媒体は、データを磁気記録するための記録領域と、記録領域間に設けられ、少なくとも記録再生ヘッドの位置決めを行うためのバースト部を有するサーボ領域とを具備し、バースト部には複数の略正方形状のマトリクスが形成され、マトリクスには一様に４つまたは一様に５つの磁性ドットを配列することを特徴とする。
【００１１】
さらに、本発明の磁気記録再生装置は上記の磁気記録媒体と、読取書込ヘッドと、情報を記録及び再生する際に読取書込ヘッドと磁気記録媒体と相対移動させる駆動機構とを具備してもよい。ここで、セクターターボ方式とは、磁気記録媒体のサーボ領域にトラック位置決めのためのサーボ信号や、そのトラックのアドレス情報信号、再生クロック信号等のサーボ情報を記録しておき、磁気ヘッドがこのサーボ領域を走査してサーボ情報を読み取り自らの位置を確認および修正する方式である。
【発明の効果】
【００１２】
以上本発明によれば，ブロックコポリマーを利用した自己組織配列手法を用いて記録領域とサーボ領域の磁性体ドットパターンを同時に作成し、サーボ領域の磁性体ドットパターンを規則的に配列した磁気記録媒体、記録再生装置および磁気記録媒体の製造方法を提供することができる。また、サーボ領域の磁性ドットパターンを規則的に再現性よく配列することで再生ヘッドの記録領域の各ドットへのアクセスを正確に行うことができる記録再生装置を提供することができる。
【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形態の一例として、図面を参照しながら説明する。なお、実施の形態を通して共通の構成には、同一の符号を付すものとし、重複する説明は省略する。また、各図は本発明の一例を示す模式図であり、その形状や寸法、比などは実際の磁気記録媒体などと異なる箇所があるが、これらは以下の説明と公知技術を用いて適宜設計変更できる。
【００１４】
本発明の実施形態に関わる記録媒体の各領域の構成を図１〜図２を用いて説明する。
【００１５】
図１は記録媒体の記録面に同心円状に形成されるトラックの方向の模式断面図である。図1に示すように記録媒体は磁気記録ヘッドの位置決め制御等に必要なサーボ領域１とデータを格納する記録領域２を有しており、サーボ領域１はプリアンブル部３、アドレス部４および偏差検査バースト部５（以下バースト部とする）を具備している。
【００１６】
図２は記録媒体の記録面に同心円状に形成されるトラックの方向の模式平面図である。本発明の一実施形態では図２の矩形中に磁性ドット配列を有するが、図2ではドット構造は省略している。また、図２はサーボ領域全体を示すために紙面の左右方向の縮尺を縮めているが、実際のバースト部５のバーストマーク、アドレス部４のビットの形状は正方形に近い形をしている。
【００１７】
記録領域２は磁性体ドット配列を有する記録トラック６と非磁性体を有するガードバンド７を具備している。サーボ領域１のプリアンブル部３、アドレス部４およびバースト部５には磁性体と非磁性体のパターンが形成されている。
【００１８】
磁性体のパターンとは、記録ヘッドが発する磁界により磁化の方向を変え、記録ヘッドの磁界が消えた後も磁化の方向が保持される強磁性体を含む集合体により形成されるパターンであり、記録領域においては情報の記録、サーボ領域においては上記の各機能を有する。材料としては、Co、Ｆｅ等の磁性材料を含む合金、多層膜で形成される。
【００１９】
また、非磁性体のパターンとは記録ヘッドの磁界に影響を受けす、再生ヘッドが受ける磁界強度が磁性体パターンより弱い材料であり、磁性体パターン間を埋めることで媒体前面を平坦化し、記録再生ヘッドの記録媒体上の掃引を安定に行わせる働きがある。具体的には例えばＳｉＯ２、ＡｌＯ２などの金属酸化物、Ｃ、Ｔｉなどの非磁性無機物、ポリマーなどの有機物が挙げられる。
【００２０】
プリアンブル部３は、記録媒体の回転偏心などにより生じる時間のズレに対してサーボ信号再生用クロックを同期させるＰＬＬ処理や、信号再生振幅を適正に保つＡＧＣ処理を行うために設けられている。プリアンブル部３では磁性体のドットパターンが一定間隔で形成されている。
【００２１】
アドレス部４はサーボ信号認識コード（サーボマーク）や、セクタ情報、トラック情報などが、プリアンブル部３の周方向ピッチと同一ピッチでマンチェスターコードによって形成されている。特に、トラック情報は、サーボトラックごとにその情報が変化するパターンとなるため、シーク動作時のアドレス判断ミスの影響が小さくなるように隣接トラックとの変化が最小となるグレイコードに変換してから、マンチェスターコード化して記録されている。
【００２２】
バースト部５はトラックアドレスのオントラック状態からのオフトラック量を検出するためのオフトラック検出用領域で、クロストラック方向にパターン位相をずらした４種のマーク（Ａ、B、C、Dバーストと呼ばれる）が形成されている。各バーストは周方向に複数個のバーストマークがプリアンブル部３と同一のピッチで配置されている。また、クロストラック方向の周期はアドレスパターンが変化する周期（サーボトラック周期）に比例する。個々のバーストマークが磁性ドットの集合体で形成され、磁性ドットの周囲を非磁性体で取り囲むようにする。各Ａ、B、C、Dバーストの再生信号の平均振幅値を演算処理してオフトラック量を算出する。
【００２３】
上述のように本発明の実施形態ではプリアンブル部３、アドレス部４、バースト部５および記録領域２は磁性ドットの集合体であり、各領域の磁性体ドットは自己組織材料を用いた手法で形成される。
【００２４】
図３は磁性体ドットを形成する工程を説明するための断面図である。
【００２５】
図３（Ａ）は自己組織材料を充填するためのガイドを形成する工程を示す図である。基板３１表面に磁性層３２を形成し、磁性層３２上にマスク膜３３を製膜した後、レジスト３４をスピンコート法などによって形成する。レジスト３４は人工的描画法による描画とエッチングにより、凹部のガイド３５を得る。基板３１の材料には、エッチングが可能なＳｉやガラス、もしくは石英が好ましい。レジスト膜は公知のノボラックタイプのレジストが使用でき、この実施の形態の場合、磁性ドットは直径約１０nm、隣接する磁性ドットとのピッチは約２５nmを想定しており、レジストの厚さは約７０ｎｍ、磁性層の厚さは約３０ｎｍである。
【００２６】
図３（Ｂ）はレジストを除去した後、（Ａ）で得られたガイド３５に自己組織材料３６を充填し、アニ−ル処理を行うことにより自己組織材料３５を相分離する工程を示す図である。この工程における相分離構造は、六方格子状に配列したドット部３７とドット部３７を取り囲むマトリクス部３８により構成される。
【００２７】
この実施の形態では、自己組織材料３６をとしてＰＳ（ポリスチレン）−ＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）ジブロックコポリマーを想定している。このＰＳ−ＰＭＭＡのジブロックコポリマーの分子量比は例えば、ドット３７間のピッチを２６nmとする場合、ＰＳ分子量１２２００に対してＰＭＭＡ分子量３５５００であり、概ねＰＳ２５％、ＰＭＭＡ７５％の割合である。このとき、ミセル構造をとり、エッチングレートの低いＰＳがドット部３７、エッチングレートの高いＰＭＭＡがマトリクス部３８を構成する。ＰＳ−ＰＭＭＡジブロックコポリマーはトルエンなどの適当な溶媒に溶解させ製膜する。その後、ＰＳ−ＰＭＭＡジブロックコポリマーのガラス転移点温度以上の温度でアニ−ル処理を行うことにより、相分離構造を得る。この場合、窒素雰囲気下において、例えば約160℃、約10時間で相分離が起こる。
【００２８】
図３（Ｃ）は（Ｂ）で相分離構造を呈した自己組織材料３６をマスクに下層の磁性層３２にパターンを転写する工程を示す断面図である。図（Ｃ）の工程では、得られた相分離構造をもとに、エッチングを施すことにより、磁性層３２上にパターンを形成する。この工程において、六方格子配列のドット部３７が凸部となり、マトリクス部が磁性層３２から除去され凹部となる。この工程におけるエッチングは、酸素イオンを用いたＲＩＥ（リアクティブイオンエッチング）によって、約−20℃、約2mTorrの雰囲気で、約100Wの電界を印加して行う。なお、このとき、ＣＦ4をエッチャントとして用いるＲＩＥも可能である。また、エッチングによって残った自己組織材料３９はＡｒミリング処理などの磁性体加工プロセスで磁性層３２をエッチングし磁性体ドットを形成する。なお、（Ｃ）の工程で、残った自己組織材料３９に対してマスク膜３３のエッチング耐性が低い場合には、マトリクス部３８以外の磁性層、すなわちドット部位外の磁性層４１が、エッチング後に除去される場合がある。その場合、基板３１上にはドット部３７の下層の磁性体層のみとなるが、一様に４つあるいは５つの磁性ドットが配列されていれば本発明の効果には影響しない。
【００２９】
図３（Ｄ）は（Ｃ）で形成されたマトリクス部に平坦化膜４０を製膜して、記録媒体の表面を処理する工程を示す断面図である。自己組織材料の残渣をアッシングにより除去した後、基板前面に平坦化膜４０を製膜する。平坦化膜４０はＳｉＯ２、カーボン、アルミナ、ＰＭＭＡ、ＰＳ等のポリマーを用いマトリクス部を満たして、表面を研磨して形成した。
【００３０】
上述のようにブロックコポリマーなどの自己組織材料を用いた磁気記録媒体では、マトリクス部に相当するガイド構造をサーボ領域および記録領域に形成する必要があって、ガイドの形状が磁性体ドットの配列に大きく影響する。
【００３１】
図４は磁性体ドットの配列構造を示す平面図である。図４の（Ａ１）、（Ｂ１）および（Ｃ１）はガイドとジブロックコポリマーの自己組織配列のピッチを基準としたガイドの長さを示している。また、（Ａ２）、（Ｂ２）および（Ｃ２）はガイド内にジブロックコポリマーを充填し、図３（Ａ）〜（Ｄ）の工程の処理を行った後のドット配列構造である。
【００３２】
図４（Ａ１）では例えば１辺２Ｐの略正方形形状のガイドを形成している。このガイドの中にブロックコポリマーを充填すると、膜面内に図４（Ａ２）では（Ａ１）のガイドに２列×２列の磁性体ドットを配列した４個のドットからなる構造が得られる。ジブロックコポリマーは２種類の異なるポリマーが連結して１つのポリマーを形成している。アニール処理を行うと、膜内部で２種類のポリマーが、同種類どうしで凝集したミセル構造をとる。すなわちポリマー中の親水性の高い基が凝集して球状をなしその外面を疎水性の高い基が被覆するような構造をする。よって２つのポリマー部の分子量を調整することにより、相分離後の構造を凸部の直径とそのピッチを調整することができる。図４（Ａ２）の場合、磁性ドットのピッチがＰであり、層分離後の親水性基の長さと疎水性基の長さの和にほぼ等しくなる。一方、ガイド内部の限られた領域内では、ドットパターンは必ずしも六方格子を形成せず、領域内をなるべく一様にドットが配置されるような構造を取る。したがって、磁性ドットパターンを規則的に再現性よく配列することができ、一様なバーストマークが形成できる。
【００３３】
図４（Ｂ１）では、１辺が２．５Ｐの正方形ガイドを用いている。このガイド内でジブロックコポリマーの自己組織配列を形成すると図４（Ｂ２）に示すようにガイドの任意の１辺からドットが２個、１個、２個で配列した５個のドット配列構造が得られる。このドット配列構造が得られる理由は、図４（Ａ１）で用いた１辺２Ｐのガイドよりもガイドが大きいため、２列×２列の構造ではガイド全面をドット構造が充填できず、もう１ドットを形成する必要があるからである。もう１ドットの位置は４つのドットの中心に形成することで、ほぼガイド全面を満たすことが出来るため、結果として２個、１個、２個の配列で合計５個のドットからなる構造が得られる。
【００３４】
なお、図４（Ｂ１）のガイド構造においても、図４（Ａ１）の場合と等しく、隣接する複数のガイド内で全て同じドット配列を得ることができる。したがって、図４（Ａ１）同様、磁性ドットパターンを規則的に再現性よく配列することができ、一様なバーストマークが形成できる。
【００３５】
一方、図４（Ｃ１）ではガイド構造として１辺３Ｐの略正方形構造を用いている。このガイド内でジブロックコポリマーの相分離を行った結果、図４（Ｃ２）では３列×３列の合計９個のドット配列構造や、３個、２個、３個からなる８個のドット配列構造が観測される。３個、２個、３個の構造は、２個のドットが縦に並ぶ配列と横に並ぶ配列が混在する。 このドット配列構造が得られる理由は、１辺３Ｐの正方形ガイド内に３×３の正方格子ドット構造を作成した場合には、六方格子細密充填と比較して充填率が低いからであり、中央の列は両端の３個のドットの間を充填する２個のドット構造となり、さらにこの２個のドットは周囲の空間を充填するために４角のドットと比較して大きなサイズとなる。また、両端の３個のドット配列の中央のドットはサイズの大きな２個のドット間の空間を充填するため、それぞれ内側に少し移動する。
【００３６】
また、１辺３Ｐの略正方形ガイドでは、上記の３×３構造、３個２個３個構造で２個が横向き、縦向きの合計３個の配列はそれぞれほぼ同等に安定した構造であるため、複数のガイドを用いた場合には図４（Ｃ２）に示す如く、３つの配列がランダムに発生する。
【００３７】
以上図４に示した通り、ガイドの形状とジブロックコポリマーの分子量によって、複数のガイド内の構造が同一な場合と、数種類かに異なる場合が発生する。ガイド内のドット構造が異なると、このガイドを用いて得られるサーボ領域において、位置決めを行う際の信号形状がガイド毎に異なる。矩形ガイド内のドット配列構造を複数のガイド間で一定にするためには、図４（Ａ２）および図４（Ｂ２）に示す如く、矩形ガイドそれぞれの辺に２個ずつドットが配列する構造が必要である。
【００３８】
本発明ではこの条件を満たすための構造として図４（Ａ２）に挙げた２×２構造、および図４（Ｂ２）に挙げた２個１個２個構造のうち、どちらかの構造をサーボ領域に用いて磁気記録媒体を作成している。
【００３９】
（実施例）
（記録媒体の製造）
（１）１辺１インチのガラス基板上に、厚さ約３０ｎｍのＰｄ下地層と厚さ約５０ｎｍの垂直磁気記録材料ＣｏＣｒＰｔを製膜して磁性層を形成し、さらに磁性層上に厚さ約５０ｎｍのＳｉＯ2膜を製膜した。ＳｉＯ2膜上にレジストをスピンコートした。ナノインプリンティングリソグラフィーによりレジストを加工し、図５（Ａ）に示す概略図の網掛け部のように、幅５０ｎｍ、間隔１２０ｎｍの凹状のガイド（白抜き部）が平行に並んで構成される記録領域と、１辺６０ｎｍの正方形のガイド（白抜き部）が組み合わさって構成されたサーボ領域のレジストパターンを形成した。このレジストパターンをマスクとして、ＲＩＥにより磁性層に達するまでＳｉＯ2膜をエッチングしてＳｉＯ2膜にガイドを転写した。このようにして形成されたガイドが記録領域およびサーボ領域となる。
【００４０】
（２）ガイド領域内にブロックコポリマーを埋め込んで微粒子の規則配列構造を形成した。まずガイドの底面に露出した磁性層の表面をヘキサメチルジシラザンにより疎水化処理した。その後、レジストパターンの残渣をアッシングした。ポリスチレン−ポリブタジエンのブロックコポリマー（ＰＳの分子量Ｍｗ＝１２０００、ＰＢの分子量Ｍｗ＝３５０００）をトルエンに１％ｗ／ｗの濃度で溶解した溶液を調製した。試料上に溶液をスピンコートしてＳｉＯ2膜に転写されたガイド領域内にブロックコポリマーを埋め込んだ。試料を真空中において１５０℃で３０時間アニールして、ブロックコポリマーを規則配列化させた。この結果、図５（Ｂ)のように島状のポリスチレン粒子が海状のポリブタジエン部分によって囲まれ、サーボ領域のバースト部においては、個々のガイド内の隣接したポリスチレン粒子の中心間のピッチが３０ｎｍで周期的に配列した構造が形成された。
【００４１】
（３）規則配列した微粒子をマスクとして記録セルを形成した。ブロックコポリマーをオゾン処理してポリブタジエン部分を除去した後、水洗した。残ったポリスチレン粒子をマスクとしてＡｒイオンミリングにより磁性層をエッチングして記録セルを形成した。
【００４２】
（４）記録セル間のマトリクスを形成し、表面を平坦化した。ポリスチレン粒子の残渣をアッシングした。全面に厚さ約５０ｎｍのＳｉＯ2膜を製膜して記録セル間に埋め込んでマトリクスを形成した。ＳｉＯ2膜の表面をケミカルメカニカルポリッシング（ＣＭＰ）により研磨して平坦化した。その後、全面にダイアモンドライクカーボンを製膜して保護膜を形成した。
【００４３】
（記録再生装置）
次に、本発明の実施形態におけるパターンドメディアの磁気記録媒体を用いた記録再生装置の一例を図６を用いて簡単に説明する。
【００４４】
図６に示すハードディスクは、ヘッド・ディスクアセンブリ（ＨＤＡ）１００と呼ばれる本体部と、ＰＣＢと呼ばれるプリント回路基板２００を有する。ＨＤＡ１００は、図1のような記録面をもつパターンドメディアのディスク１４０と、ディスク１４０を回転させるスピンドルモータ（ＳＰＭ）１５０と、記録再生ヘッド１１０と、ヘッド移動機構１３０、１３１、１３９と、図示しないヘッドアンプ（ＨＩＣ）を有する。
【００４５】
ヘッド１１０は、ヘッド本体であるスライダ（ＡＢＳ）に、リード素子（ＧＭＲ素子）及びライト素子を有する磁気ヘッド素子が実装されたもので、ヘッド移動機構に搭載されている。ヘッド移動機構は、ヘッドを支持するサスペンション・アーム１３０と、サスペンション・アーム１３０を回転自在に支持するピボット軸１３９と、ＶＣＭ１３１とを有する。ＶＣＭ１３１は、サスペンション・アーム１３０にピボット軸１３９周りの回転トルクを発生させて、ヘッドをディスク１４０の半径方向に移動させる。さらに、ヘッドの入出力信号を増幅するためのヘッドアンプ（ＨＩＣ）がアーム上に固定され、フレキシブルケーブル（ＦＰＣ）で、ＰＣＢ２００側と電気接続されている。なお、本実施例では、ヘッド信号のＳＮ低減のために、ＨＩＣがヘッド移動機構上に設置された構成だが、本体部に固定された構成であっても良い。
【００４６】
ディスク１４０は表裏両面に記録再生可能であって、ヘッド移動軌跡と、磁気記録媒体１４０のサーボ領域パターンの円弧形状が略一致する表裏方向に、組み込まれる。仕様は、従来と同様に記録再生装置に適応した外径や内径、記録再生特性等を満足するものであるのは当然であるが、サーボ領域円弧形状として、ディスクの回転中心からピボッド中心までの距離を半径位置として持つ円周上に、円弧中心を持ち、円弧半径がピボッドから磁気ヘッド素子までの距離として、形成されたもので与えられている。
【００４７】
ＰＣＢ２００は、主として４つのシステムＬＳＩを搭載している。ディスクコントローラ（ＨＤＣ）２１０、リード／ライトチャネルＩＣ２２０、ＭＰＵ２３０、及びモータドライバＩＣ２４０である。
【００４８】
ＭＰＵ２３０は、ハードディスクの駆動システムの制御部であり、パターンドメディアのサーボ領域を用いてヘッド位置決め制御システムを実現するＲＯＭ、ＲＡＭ、ＣＰＵ及びロジック処理部を含む。ロジック処理部は、ハードウェア回路で構成された演算処理部で、高速演算処理に用いられる。また、この動作ソフト（ＦＷ）は、ＲＯＭに保存されており、このＦＷに従ってＭＰＵがドライブを制御する。
【００４９】
ＨＤＣ２１０は、ハードディスク内のインターフェース部であり、ディスクドライブとホストシステム（例えばパーソナルコンピュータ）とのインターフェースや、ＭＰＵ，リード／ライトチャネルＩＣ，モータドライバＩＣへの情報交換を行ないドライブ全体を管理する。
【００５０】
リード／ライトチャネルＩＣ２２０は、リード／ライトに関連するヘッド信号処理部であり、ＨＩＣのチャネル切替えや、リード／ライト等の記録再生信号を処理する回路で構成される。モータドライバＩＣ２４０は、ＶＣＭ１３１及びＳＰＭの駆動ドライバ部で、スピンドルモータを一定回転に駆動制御したり、ＭＰＵ２３０からのＶＣＭ操作量を、電流値としてＶＣＭ１３１に与えて、ヘッド移動機構を駆動する。
【００５１】
（ヘッド位置決め方法）
次に、ヘッド位置決めの制御を、図７を用いて簡単に説明する。
【００５２】
図７は、ヘッド位置決め制御のブロック図で、Ｃ，Ｆ，Ｐ，Ｓはそれぞれシステムの伝達関数を意味する。制御対象Ｐは、具体的にはＶＣＭを含むヘッド移動手段に相当し、信号処理部Ｓは具体的にはチャネルＩＣとＭＰＵ（オフトラック量検出処理の一部はＭＰＵ）により実現される要素である。
【００５３】
制御処理部は、フィードバック制御部Ｃ（以下第１コントローラ）及び同期抑圧補償部Ｆ（第２コントローラ）により構成され、具体的にはＭＰＵにより実現される。
【００５４】
信号処理部Ｓでの動作詳細は後述するが、ヘッド位置（ＨＰ）直下の、ディスクサーボ領域からのアドレス情報等を含む再生信号を基に、磁気記録媒体上のトラック現在位置（ＴＰ）情報を生成する。
【００５５】
第１コントローラは、磁気記録媒体上の目標トラック位置（ＲＰ）とヘッドの磁気記録媒体上現在位置（ＴＰ）との位置誤差（Ｅ）とを基に、位置誤差が小さくなる方向にＦＢ操作値Ｕ１を出力する。
【００５６】
第２コントローラは、磁気記録媒体上のトラック形状や磁気記録媒体の回転に同期した振動等を補正するためのＦＦ補償部で、事前に較正した回転同期補償値をメモリテーブルに保存している。第２コントローラは、通常、位置誤差（Ｅ）を使用せず、信号処理部Ｓから与えられる図示しないサーボセクタ情報を基に、テーブル参照して、ＦＦ操作値Ｕ２として出力する。
【００５７】
制御処理部は、第１及び第２のコントローラ出力Ｕ１及びＵ２を加算し、制御操作値ＵとしてＨＤＣを介してＶＣＭに供給し、ヘッドを駆動する。
【００５８】
なお、同期補償値テーブルは、初期動作時に較正処理されるが、位置誤差（Ｅ）が設定値以上に大きくなると再較正処理を開始し、同期補償値を更新する処理がなされる。
【００５９】
（位置情報検出処理方法）
次に、再生信号から、どのように位置偏差を検出するかを、図８を用いて簡単に説明する。
【００６０】
磁気記録媒体は、ＳＰＭにより一定回転速度で回転される。ヘッドは、サスペンション・アームに設けられたジンバルを介して弾性支持されており、かつ、ディスク回転に伴なう空気圧とのバランスで微小隙間を保持する様に浮上設計されている。これにより、ヘッド再生素子は一定の磁気空隙をもって、ディスク磁性層からの漏れ磁束を検出する事ができる。
【００６１】
磁気記録媒体のサーボ領域信号は、この回転により、一定周期でヘッド直下を通過する事になり、このサーボ領域再生信号から、トラック位置情報を検出する事で、一定周期のサーボ処理を実行できる。
【００６２】
ＨＤＣは、一旦、サーボマークと呼ぶサーボ領域識別フラグを認識すると、一定周期のため、ヘッド直下にサーボ領域が来るタイミングを予測することが可能となる。そこで、ＨＤＣはヘッド直下にプリアンブル部が来るタイミングで、チャネルにサーボ処理開始を促す。
【００６３】
図８のブロック図を参照して、チャネルにおけるアドレス再生処理部を簡単に説明する。ヘッドアンプＩＣ（ＨＩＣ）からの再生出力信号は、チャネルＩＣに読み込まれ、等化器でアナログフィルタ処理（長手信号等化処理）され、アナログディジタルコンバータ（ＡＤＣ）でデジタル値としてサンプリングされる。
【００６４】
本実施形態に係る磁気記録媒体からの漏れ磁束は垂直磁界で磁性体／非磁性体のパターンに対応するが、ヘッドアンプ（ＨＩＣ）の持つハイパス特性とチャネルＩＣ前段部の等化器での長手等化処理とにより、ＤＣオフセット成分が完全に除去され、プリアンブル部からのアナログフィルタ後の出力はほぼ疑似正弦波となる。
【００６５】
チャネルＩＣでは、その再生信号フェーズに応じて、処理を切替える。具体的には、再生信号クロックをメディアパターン周期に同期させる同期引込み処理、セクタ・シリンダ情報を読み取るアドレス判読処理、オフトラック量を検出するためのバースト部処理などが行われる。
【００６６】
同期引込み処理の詳細は省略するが、ＡＤＣサンプリングするタイミングを正弦波状の再生信号と同期させ、かつデジタルサンプル値の信号振幅をあるレベルに揃えるＡＧＣ処理とを行う。メディアパターンの１、０周期を４点でサンプリングする。
【００６７】
アドレス判読処理では、サンプリング値をＦＩＲでノイズ低下させ、最尤推定に基づくビタビ複合処理やグレイコード逆変換処理により、セクタ情報・トラック情報に変換する。これにより、ヘッドのサーボトラック情報を取得できる。
【００６８】
次いで、チャネルはバースト部でのオフトラック量の検出処理に移行する。バースト信号パターンＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄの順に、各信号振幅をサンプルホールド積分処理して、平均振幅相当の電圧値をＭＰＵに出力し、ＭＰＵへサーボ処理割込みを発行する。ＭＰＵは、この割込みを受けると、内部ＡＤＣにて各バースト信号を時系列に読み込み、ＤＳＰでオフトラック量に変換する処理を行う。このオフトラック量と、サーボトラック情報とにより、ヘッドのサーボトラック位置が精密に検出される。
【００６９】
以上の手法により磁気記録媒体において記録再生ヘッドが磁気記録媒体上に位置決めを行い、記録再生を行うことが出来た。
【００７０】
なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるのではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態にわたる全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】本実施形態に係る磁気記録媒体の断面図
【図２】本実施形態に係る磁気記録媒体の平面図
【図３】本実施形態に係る磁気記録媒体の磁性ドットの製造工程を示す平面図
【図４】本実施形態に係る磁性体ドットの配列構造を示す平面図
【図５】本実施形態に係る磁気記録媒体のマトリクス構造を示す平面図
【図６】本実施形態に係る記録再生装置を示すブロック図
【図７】本実施形態に係る記録再生装置におけるヘッド位置決め制御機構のブロック図
【図８】本実施形態に係る記録再生装置におけるアドレス再生処理部のブロック図
【符号の説明】
【００７２】
１…サーボ領域
２…記録領域
３…プリアンブル部
４…アドレス部
５…（偏差検査）バースト部
６…記録トラック
７…ガードバンド
３１…基板
３２…磁性層
３３…マスク膜
３４…レジスト
３５…ガイド
３６…自己組織材料
３７…ドット部
３８…マトリクス部
３９…エッチングによって残った自己組織材料
４０…平坦化膜
１００…ヘッド・ディスクアセンブリ（ＨＤＡ）
１１０…ヘッド
１３０…ヘッド移動機構
１３１…ヘッド移動機構
１３９…ヘッド移動機構
１４０…磁気記録媒体
１５０…スピンドルモータ（ＳＰＭ）
２００…プリント回路基板（ＰＣＢ）
２１０…ディスクコントローラ（ＨＤＣ）
２２０…リード／ライトチャネルＩＣ
２３０…ＭＰＵ
２４０…モータドライバＩＣ２４０
【特許請求の範囲】
【請求項１】
データを磁気記録するための記録領域と、
前記記録領域間に設けられ、少なくとも記録再生ヘッドの位置決めを行うためのバースト部を有するサーボ領域とを具備し、
前記バースト部には複数の略正方形状のマトリクスが形成され、
前記マトリクスには一様に４つまたは一様に５つの磁性ドットを配列することを特徴とする
セクターサーボ方式の磁気記録媒体。
【請求項２】
前記マトリクスは４つの前記磁性ドットを有し、
当該磁性ドットは２行２列で前記マトリクスに配列されていることを特徴とする
請求項１に記載のセクターサーボ方式の磁気記録媒体。
【請求項３】
前記マトリクスは５つの前記磁性ドットを有し、
当該磁性ドットは前記マトリクスの中央に１つ、四隅に４つ配列されていることを特徴とする
請求項１に記載のセクターサーボ方式の磁気記録媒体。
【請求項４】
前記磁性ドットの中心と前記マトリクスに沿って隣接する磁性ドットの中心との距離をＰとしたとき、
前記マトリクスの1辺の長さが２〜２．５Ｐであることを特徴とする
請求項１〜３に記載のセクターサーボ方式の磁気記録媒体。
【請求項５】
請求項１〜４に記載の磁気記録媒体と、
記録再生ヘッドと、
データを記録及び再生する際に、前記磁気記録媒体と前記記録再生ヘッドとをトラック方向とクロストラック方向に相対移動させる駆動機構と
を具備したことを特徴とする磁気記録再生装置。
【請求項６】
基板上に磁性層、マスク膜、レジストを順次形成し、前記磁性層上に前記マスク膜および前記レジストを積層した凸部で囲まれた矩形状のマトリクスを形成する工程と、
前記レジストを剥離し、前記マトリクスに自己組織材料を充填し、加熱処理を行い、前記自己組織材料を相分離させる工程と、
前記自己組織材料の相分離したパターンをマスクとして、前記磁性層に対してエッチングを行い、前記磁性層のドットを前記マトリクス領域内に形成する工程と、
前記マスク膜および前記自己組織材料を除去し、前記マトリクスに平坦化膜を形成する工程とを
備えることを特徴とする磁気記録媒体の製造方法。
【請求項１】
データを磁気記録するための記録領域と、
前記記録領域間に設けられ、少なくとも記録再生ヘッドの位置決めを行うためのバースト部を有するサーボ領域とを具備し、
前記バースト部には複数の略正方形状のマトリクスが形成され、
前記マトリクスには一様に４つまたは一様に５つの磁性ドットを配列することを特徴とする
セクターサーボ方式の磁気記録媒体。
【請求項２】
前記マトリクスは４つの前記磁性ドットを有し、
当該磁性ドットは２行２列で前記マトリクスに配列されていることを特徴とする
請求項１に記載のセクターサーボ方式の磁気記録媒体。
【請求項３】
前記マトリクスは５つの前記磁性ドットを有し、
当該磁性ドットは前記マトリクスの中央に１つ、四隅に４つ配列されていることを特徴とする
請求項１に記載のセクターサーボ方式の磁気記録媒体。
【請求項４】
前記磁性ドットの中心と前記マトリクスに沿って隣接する磁性ドットの中心との距離をＰとしたとき、
前記マトリクスの1辺の長さが２〜２．５Ｐであることを特徴とする
請求項１〜３に記載のセクターサーボ方式の磁気記録媒体。
【請求項５】
請求項１〜４に記載の磁気記録媒体と、
記録再生ヘッドと、
データを記録及び再生する際に、前記磁気記録媒体と前記記録再生ヘッドとをトラック方向とクロストラック方向に相対移動させる駆動機構と
を具備したことを特徴とする磁気記録再生装置。
【請求項６】
基板上に磁性層、マスク膜、レジストを順次形成し、前記磁性層上に前記マスク膜および前記レジストを積層した凸部で囲まれた矩形状のマトリクスを形成する工程と、
前記レジストを剥離し、前記マトリクスに自己組織材料を充填し、加熱処理を行い、前記自己組織材料を相分離させる工程と、
前記自己組織材料の相分離したパターンをマスクとして、前記磁性層に対してエッチングを行い、前記磁性層のドットを前記マトリクス領域内に形成する工程と、
前記マスク膜および前記自己組織材料を除去し、前記マトリクスに平坦化膜を形成する工程とを
備えることを特徴とする磁気記録媒体の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００７−２７２９６２（Ｐ２００７−２７２９６２Ａ）
【公開日】平成１９年１０月１８日（２００７．１０．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−９５２３２（Ｐ２００６−９５２３２）
【出願日】平成１８年３月３０日（２００６．３．３０）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年１０月１８日（２００７．１０．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年３月３０日（２００６．３．３０）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
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