CN1328711C - 垂直记录图案化盘介质和装载有图案化盘介质的磁盘驱动器 - Google Patents

Abstract

一种具有第一表面(SA)和与第一表面相对的第二表面(SB)的图案化盘介质(1)，包括：数据图案区域(12)，预先形成在第一表面(SA)和第二表面(SB)中的每一个上；伺服图案区域(11)，预先沿着径向形成为弧状，沿着圆周方向将数据图案区域(12)分为多个图案区域；和定位标记(PMa，PMb)，这些定位标记是用来在预先形成伺服图案区域(11)和数据图案区域(12)的时候进行定位而形成的。

Description

垂直记录图案化盘介质和装载有图案化盘介质的磁盘驱动器

技术领域

本发明涉及一种垂直记录图案化盘介质和装载有该图案化盘介质的磁盘驱动器，在所述垂直记录图案化盘介质中，根据有或者没有磁性物质，在盘形基片的任一面上采用物理方式形成了伺服图案部分。

背景技术

一般来说，要预先或在对介质进行初始化的时候，在装载到磁盘驱动器中的盘形磁性记录介质(盘介质)上记录伺服信息。伺服信息包括将磁头定位到介质上的目标位置上所需的定位信息。记录伺服信息的区域称为伺服区域。

日本专利申请KOKAI公开第2004-079098号提出了一种所谓的图案化(patterned)盘介质技术，比如这样一种磁盘介质：预先在该介质上将伺服区域(伺服区)形成为具有磁性层的不平坦(uneven)伺服图案。

该公开文本介绍了一种具有图案化记录层的记录介质及其制造方法，具有图案化金属层的压印母片及其制造方法，和使用该压印母片制造具有图案化记录层的记录介质的方法。

上面的公开文本涉及在磁盘介质的一个表面上形成图案化记录层的技术，并且没有考虑磁盘介质的两面之间的图案的相对位置的关系。

为了在这样的磁盘驱动器中获得足够的记录容量，一般来说，需要在单独一个盘介质的任一面上形成记录层。在这种盘介质中，使用用于在盘基片上形成掩模的旋涂玻璃(SOG)之类的材料形成不平坦图案。因此需要使用一对压模通过单独一次压制步骤在盘介质的两面上同时形成图案。

在装载有盘介质的盘驱动器中，接触盘介质两面的磁头的位置需要一起受到控制。如果不平坦图案形成在盘介质的各个面上，则期望这些图案彼此精确且完全地重合。

不过，还没有采用物理手段在图案化盘介质的两面上制作彼此精确重合的不平坦图案的技术。这种技术看起来是非常难于实现的。

本发明是在考虑上述情况的前提下开发的，并且其目的是提供一种垂直记录图案化盘介质和一种装载有这种图案化盘介质的磁盘驱动器，其中所述图案化盘介质两面上的图案彼此精确地重合。

发明内容

按照本发明的一个方面，提供了一种垂直记录图案化盘介质，包括：盘形平坦基片，具有第一表面和与第一表面相对的第二表面；数据图案区域，预先形成在基片的第一表面和第二表面中的每一个上；伺服图案区域，预先沿着径向形成为弧状，这些伺服图案区域沿着圆周方向将第一和第二表面中的每一个的数据图案区域分为多个图案区域；和定位标记，形成在基片的第一和第二表面上，这些定位标记用于在预先同时形成伺服图案区域和数据图案区域的时候进行定位，其中，定位标记在垂直于第一和第二表面的方向上彼此重合。

按照本发明的另一个方面，提供了一种磁盘驱动器，包括：垂直记录图案化盘介质，包括：盘形平坦基片，具有第一表面和与第一表面相对的第二表面；数据图案区域，预先形成在基片的第一表面和第二表面中的每一个上；伺服图案区域，预先沿着径向形成为弧状，这些伺服图案区域沿着圆周方向将第一和第二表面中的每一个的数据图案区域分为多个图案区域；和定位标记，形成在基片的第一和第二表面上，这些定位标记用于在预先同时形成伺服图案区域和数据图案区域的时候进行定位；第一磁头，设置在图案化盘介质的第一表面上；和第二磁头，设置在图案化盘介质的第二表面上，其中，定位标记在垂直于第一和第二表面的方向上彼此重合。

在下面的说明中将会给出本发明的其它目的和优点，并且部分是从说明书中显见的，或者可以通过本发明的实践来领会。本发明的目的和优点可以借助下文中具体指出的手段和组合来实现和获得。

附图说明

结合在说明书中并且构成了说明书的一部分的附图图解说明本发明的实施例，并且与上面给出的总体说明和下面给出的实施例的详细说明一起用于解释说明本发明的原理。

图1A和1B是按照本发明实施例的图案化盘介质的两面上的图案的平面图；

图2是按照本发明的实施例的图案化盘介质上的定位标记的形状和位置的平面图；

图3是按照本发明的实施例的图案化盘介质上的定位压模的原理的示意图；

图4是按照本发明的实施例的图案化盘介质上的压模的定位标记的具体方案的图解说明；

图5是在压模实际定位在按照本发明的实施例的图案化盘介质上的时候定位和调节压模的图解说明；

图6是按照本发明的实施例的图案化盘介质上的定位标记的另一种形状的图解说明；

图7是按照本发明的实施例的图案化盘介质上的定位标记的另一种形状的图解说明；

图8是按照本发明的实施例的图案化盘介质上的定位标记的另一种形状的图解说明；

图9是按照本发明的实施例的图案化盘介质上的定位标记的另一种形状的图解说明；

图10是按照本发明的实施例的图案化盘介质上的定位标记的另一种形状的图解说明；

图11A到11E是各自表示按照本发明的实施例的图案化盘介质上的定位标记的另一种形状的图解说明；和

图12是表示按照本发明的实施例的图案化盘介质上的定位标记的另一个位置的例子的平面图。

具体实施例

现在将参照附图介绍本发明的实施例。

[双面垂直记录图案化盘介质的图案的概述]

图1A和1B是按照本实施例的双面垂直记录图案化盘介质1的图案的外形的平面图。图1A表示盘介质1的顶表面SA的图案，而图1B表示它的底表面SB的图案。

图案化盘介质1是小直径(例如，0.85英寸＝大约21.6毫米)盘介质，在其中心带有一个通孔TH(例如，直径为6mm)。通孔TH用于由主轴电机(未示出)支撑盘介质。在图1A中所示的盘介质的顶表面SA的最内和最外半径上各自设置了一个边缘(margin)。沿着盘介质1的径向各自形成了多个弧状的伺服区域(伺服图案区域)11，并且这些伺服区域沿着盘介质的圆周方向以规则的间隔排列。

所述弧对应于在将盘介质1装载到磁盘驱动器中时，磁头110a在盘介质1上方移动的轨迹(头访问轨迹)。磁头110a设置在磁盘驱动器的头支撑臂131a的末端。

各个伺服区域11在盘介质1的圆周方向上的长度，即，各个伺服区域11的宽度设置成朝向盘介质1的外径方向较大。

在图1B中所示的图案化盘介质1的底表面SB上，同样，按照与伺服区域11相同的方式形成了多个伺服区域21。顶表面SA上的伺服区域11和底表面SB上的伺服区域21是以镜面对称方式排列的。因此图案化盘介质1具有两个面。

伺服区域11排列成沿着盘介质1的圆周方向均等地分割预表面SA。这样，将顶表面SA分成了多个伺服扇区(数据区域)，这些伺服扇区的数量等于伺服区域11的数量。在图1A所示的例子中，将顶表面SA分成了十五个伺服扇区。在实践中，将顶表面SA分为不少于一百个伺服扇区。

在盘介质1的顶表面SA上，介于相邻伺服区域11之间的区域称为数据区域12。数据区域12用于记录/再现用户数据。

在本实施例中，假设盘介质1是DTR型图案化盘介质。在盘介质1的数据区域12中，沿着数据区域12的径向以规则的间隔(磁道间距Tp)预先形成了多个称为离散磁道(DT)的环形磁道(未示出)。

用户数据是以磁化图案的方式记录在磁道上的。磁道是使用用作记录层(磁性层)的铁磁物质(例如CoCtPt)以凸起的形式形成在构成盘介质1的基片(未示出)的底层上的相邻磁道之间的区域是下凹的不可记录的非磁性区域，称为非磁性保护区。

环形磁道的磁性是沿着盘介质1的径向划分的。数据区域12由磁道构成，这些磁道以规则的间隔形成，其间具有非磁性区域。如此构成的DTR型盘介质1能够防止各个磁道受到来自其相邻磁道的干扰，并且这样有助于提高盘介质1的封装密度。如上所述，盘介质1的顶表面SA分成了分成了数量相等的伺服区域11和数据区域12。这意味着，沿盘介质1的圆周方向排列在顶表面SA上的磁道在数量上等于伺服区域11。

此外，在覆盖了伺服区域11和数据区域12的图案区域之外的内径上形成有单独一个定位标记PMa。该定位标记PMa是在稍后介绍的转印步骤中由压模形成的，并且其形成位置与给定的伺服扇区相对应，比如编号为“0”的基准伺服扇区。

底表面SB具有与顶表面SA相同的结构，以实现镜面对称。底表面SB包括定位标记PMb以及伺服区域21和数据区域22。定位标记PMb位于内径上与给定伺服扇区(比如编号为“0”的基准伺服扇区)相对应的位置上。

图2表示图案化盘介质1的顶表面SA上的定位标记PMa、伺服区域11和数据区域12之间的位置关系。在图2中，伺服和数据区域11和12一同画上了阴影线。定位标记PMa位于盘介质1处于覆盖区域11和12的范围之外的内径上。它还位于离开通孔TH一个边缘的位置上，该边缘用于在将盘介质1装载到盘驱动器中的时候至少支撑主轴电机。稍后将参照图4介绍定位标记PMa的具体形状和结构。

类似地，在盘介质1的底表面SB上，与定位标记PMa形状相同的定位标记PMb位于介质1处于覆盖伺服和数据区域21和22的范围之外的内径上。

如上所述，定位标记PMa和PMb形成在与给定伺服扇区相应的位置上，并且在盘介质1的厚度方向上，或者说在垂直于图2的纸面的方向上精确地彼此重合。

[制造盘介质的方法的概述]

现在将简要介绍制造盘介质1的方法。这种方法包括转印步骤、磁化步骤和修整步骤。首先，介绍制造转印步骤中使用的压模的方法。

制造压模的方法分为图案绘制、显影、电铸和修整步骤。

在图案绘制步骤中，通过利用原始母片旋转型的电子束曝光装置，从内径向外径进行曝光，在涂覆了抗蚀剂的原始母片上绘制出盘介质上不进行磁化的区域。

在显影步骤中，在图案绘制步骤之后，对原始母片的抗蚀剂进行显影，并且通过RIE之类的工艺对经抗蚀剂显影的原始母片进行处理，以获得具有不平坦图案的原始母片。

在电铸步骤中，将具有不平坦图案的原始母片处理为导电的，并且其表面用镍(Ni)加以电铸。从原始母片上剥离下来具有不平坦图案的Ni板，最后将其冲压出内和外径，以得到Ni盘形压模。

压模的非磁性部分形成为凸纹。使用这一压模，制造图案化盘介质1。

在转印步骤中，使用了双面同时转印型的压印装置，通过压印光刻法，按照如下方式来转印图案。

首先，将垂直磁性记录盘基片的两侧涂覆上抗蚀剂。这个盘基片是通过在基片(玻璃基片)两面上的各底层的整个表面上形成具有垂直磁性各向异性特性的磁性层而得到的。

在盘基片的中心部分形成通孔TH，以使得该基片能够由主轴电机支撑。

借助该通孔TH卡持住该盘基片。然后，将该盘基片夹在为其两面制备的两个压模之间，并且同等地对其加压，以将不平坦图案转印到涂覆了抗蚀剂的面上。

在转印步骤中，在涂覆了抗蚀剂的面上将不进行磁化的区域形成为凹纹。

图3表示上述两个压模的定位，这一定位是在转印步骤之前进行的。参照图3，两个压模31和32彼此平行地放置，并且使它们的定位标记31a和32a尽可能精确地彼此相对。

在这种状态下，将分束器33插在压模31和32之间。分束器33包括一对半反射镜34和35、激光束源36和光接收单元37。

半反射镜34和35彼此平行地放置并且位于压模31和32的定位标记31a和32a之间，使得它们以45度的角度倾斜于定位标记的对轴。

平行激光束从设置在上方的激光束源36穿过半反射镜34。该激光束的一部分被半反射镜34反射并且垂直照射在压模31的定位标记31a上。

由定位标记31a反射的该激光束的一部分穿过半反射镜34和35，然后被压模32的定位标记32a反射。此外，由标记32a反射的激光束的一部分被半反射镜35反射，然后被引导到光接收单元37。

如果在监测由光接收单元37接收到的光的强度(亮度)的同时分别调节定位标记31a和32a，就能够精确地定位这两个压模31和32。

图4表示压模31和32的定位标记31a和32a的具体排列方式。如图4所示，定位标记31a和32a各自包括反射区域41和一对具有二维衍射光栅结构的反射区域42和43。区域41形成在区域42和43之间。

在图4中，阴影线部分形成为各个压模31和32的凸纹。在图4中，水平方向对应于图案化盘介质1的圆周方向，而垂直方向相当于其径向。

反射区域41发射所有的入射激光束。具体来说，当反射区域41接收到垂直于其表面的激光束时，它通过相同的激光束轴反射几乎所有的激光束。具有二维衍射光栅结构的反射区域42和43(即，方格形不平坦区域)反射并散射经过衍射的激光束，并且这样大大减少了通过与入射激光束相同的激光束轴输出的反射激光束的数量。

反射区域41在横向上(在盘介质1的圆周方向上)的宽度p设置得要比反射区域42和43的各个正方格的宽度d大得多，并且从激光束源36输出的激光束的光斑直径设置成几乎等于上述宽度p。能够精确地检测出由于反射区域41、42和43之间位置的差异造成的激光束反射率的差异。

从激光束源36输出的激光束的光斑直径在当前的环境下为，例如，大约0.5mm。它要比盘介质1的各个伺服区域11在盘介质的圆周方向上的长度(即，各个伺服区域11的宽度)大得多。因此，反射区域41的宽度p也比各个伺服区域11的宽度大得多。

实际上，压模31和32是按照如下所述的方式加以调节的。参照图5，盘芯(hub)51穿过各个压模31和32的冲孔内径。盘芯51的直径差不多等于(稍小于)该内径的直径。然后，从形成定位标记3 1a和32a的径向上，如箭头DR所示，将压模31和32压在盘芯51上。在压模31和32在径向上的固定位置的误差得到最小化的同时，沿着由双箭头R表示的方向将压模31和32一个一个地旋转非常小的角度。这样，相对的定位标记31a和32a得到了定位。

在精确定位了压模31和32之后，按照上面所示的方式，借助基片的通孔TH卡持住垂直磁性记录盘基片。然后，由压模31和32以相等的压力夹住盘基片的整个表面，以将不平坦图案转印到基片涂覆了抗蚀剂的表面上。

在磁化步骤中，除掉凹痕的抗蚀剂，以暴露出要进行非磁化处理的部分的磁性层表面。在这一情况下，在作为磁性物质留下的磁性层的其它部分上，抗蚀剂形成为凸痕。  使用这一抗蚀剂作为防护层，对盘基片的两面进行离子研磨，以仅从凹痕中除掉磁性层。得到了具有期望图案的磁性物质。

此后，喷涂抗蚀剂，直到具有适当厚度并从表面上消除了不平坦部分。这一结构是反向喷涂到磁性层的表面上的，以使用非磁性物质填充凹痕。这样就得到了经过平坦化的图案化盘介质1。

在修整步骤中，对具有磁性物质的盘基片的两面进行抛光，然后在其上形成DLC保护层，并且为该保护层涂上润滑油。盘介质1制作完成。不过，在这个阶段，盘介质1两面的磁性物质并没有进行磁化，因此必须要在磁化步骤中(未示出)来完成。

[图案化盘介质在盘驱动器中的安装]

当把这样制作完成的图案化盘介质1安装到盘驱动器中时，图1 A和1B中所示的盘介质1的顶表面SA和底表面SB上的定位标记PMa和PMb各自差不多位于盘介质1的最内径上并且处于用于支撑主轴电机的边缘外侧。

磁头110a和110b的操作范围受到内径止挡(未示出)的限制，磁头110a和110b设置在驱动器的头支撑臂131a和131b的末端，这些支撑臂的摆动彼此成为一体地受到控制。这样，磁头110a和110b实际上不能达到存取区域之外的定位标记PMa和PMb的位置，该存取区域覆盖了伺服区域11和21以及数据区域12和22。

由于磁头110a和110b是分别与头支撑臂131a和131b形成为一体的，因此盘介质1夹在这两个头之间。磁头110a和110b受到这样的控制：它们总是彼此相对的。

如上面所述，图案化盘介质1形成有这样的图案：定位标记PMa和PMb、伺服区域11和21以及数据区域12和22在介质1的厚度方向上以镜面对称方式彼此重合。

因此，磁头110a和110b总是在相同的伺服图案位置上定位得彼此相对，并且在这两个磁头彼此进行切换时没有时间滞后。按照用于采用磁性方式将伺服信息写入到介质中的现有磁盘驱动器，当频繁切换磁头来读取/写入数据时，盘驱动器的性能能够得到提高，尤其是写入/读取访问速度能够得到提高，并且访问所需的控制也能够得到简化。

[定位标记的另一个例子]

用于定位压模31和32并且这样形成在图案化盘介质1上的定位标记并不仅限于图4中所示的形状。可以对定位标记进行各种不同的修改。现在将参照图6到11介绍其中一部分。

图6表示这样一个定位标记：用于反射全部激光束的矩形反射区域61夹在反射区域62和63之间，反射区域62和63的反射率大大低于反射区域61。在图6中，水平方向对应于图案化盘介质1的圆周方向，垂直方向对应于其径向。

图7表示这样一个定位标记：用于反射全部激光束的正方形反射区域71以同轴方式由矩形反射区域72围绕，反射区域72的反射率大大低于反射区域71。在图7中，水平方向对应于图案化盘介质1的圆周方向，垂直方向对应于其径向。

如果反射率不同的反射区域71和72是沿着图案化盘介质1的径向设置的，那么就可以对压模31和32在盘介质1的径向以及圆周方向上进行精细的调节，从而高精度地对其进行定位。

图8表示这样一个定位标记：用于反射全部激光束的圆形反射区域81以同心方式由圆形反射区域82围绕，该反射区域82的反射率大大低于反射区域81。

在图8中，水平方向对应于图案化盘介质1的圆周方向，垂直方向对应于其径向。

如果设置两个反射率不同的同轴反射取区域81和82并且反射区域81的直径差不多等于从分束器33的激光束源36发出的激光束的光斑直径，则能够在盘介质1的径向以及圆周方向上对压模31和32进行精细的调节，从而高精度地对其进行定位。

图9表示这样一个定位标记：用于反射全部激光束的矩形反射区域91夹在矩形反射区域92、94和96与矩形反射区域93、95和97之间，这些矩形反射区域的反射率各自都与反射区域91的反射率不同。

在图9中，水平方向对应于图案化盘介质1的圆周方向，垂直方向对应于其径向。反射区域91的反射率最高，其它的反射区域的反射率随着离开区域91的距离增大而逐渐减小。换句话说，设置了四种反射率。这样就能够根据由分束器33的光接收单元37接收到的激光束的强度(亮度)容易地确定进行精确定位的旋转方向。

图10表示这样一个定位标记：用于反射全部激光束的正方形反射区域101以同心方式由矩形反射区域102和103围绕，矩形反射区域102和103的反射率与反射区域101不同。

在图10中，水平方向对应于图案化盘介质1的圆周方向，垂直方向对应于其径向。反射区域101的反射率最高，而其它反射区域的反射率按照离开区域101的距离逐渐减小。换句话说，设置了三种反射率。这样就能够根据由分束器33的光接收单元37接收到的激光束的强度(亮度)，沿着盘介质1的径向以及圆周方向对压模31和32进行精细调节。因此很容易高精度定位这些压模。

图4和6到10各自给出了反射率彼此不同而且形状彼此相对应的反射区域。本发明并不局限于此。用于反射全部激光束的中间反射区域的形状没有必要总是与相邻于中间反射区域形成并且反射率不同的反射区域的形状相对应。

图11A、11B、11C、11D和11E分别表示成形为象圆形、正方形、等边三角形、正五边形和菱形之类的形状的反射区域。每个反射区域都可以与其相邻的具有任意形状的反射区域组合成定位标记。

图11A到11E中所示的反射区域可以单独使用，同时也可以与反射率不同的另一个反射区域组合使用。本发明并不局限于图1 1A到11E中所示的反射区域。它们可以成形为象正六边形、星形(五角星形、六角星形)等之类的形状。

在图1A、1B、2等中，定位标记PMa和PMb位于落在覆盖伺服和数据区域11和12的图案区域之外的盘介质1的内径上。本发明并不局限于这种定位方式。

图12给出了这样一种定位标记PMa’(PMb’)：该定位标记位于落在覆盖盘介质1’的顶表面SA(底表面SB)上的伺服区域11(21)和数据区域12(22)的图案区域之外的盘介质1’的外径上。

在头装载/卸载型的磁盘驱动器中，在介质1’的最外径上要确保用于将磁头装载到斜坡件上/从斜坡件上卸载磁头的区域。由于这个区域并不是由磁头直接访问的范围，因此在各个压模31和32上形成图案以便将定位标记PMa’(PMb’)定位在介质1的最外径上是效果很好的。能够避免覆盖伺服和数据区域11和12的范围变窄的问题。

前述实施例主要是针对DTR型图案化盘介质和使用该盘介质的磁盘驱动器。本发明并不局限于此，而是可以应用于采用物理方式在盘表面上形成各种图案的其它类型的图案化盘介质。

在采用单独一个主轴电机以同轴方式装载多个图案化盘介质的磁盘驱动器中，使得所有盘介质的表面的图案相互重合以便容易地控制对盘介质的访问并且提高对它们的访问速度看来是很重要的。不过，各个盘介质的两面的图案彼此相重合是最低的前提要求。在这方面，本发明是非常有效的。

本领域的技术人员能够轻松地想到其它的优点和修改实施例。因此，本发明在其宽泛的方面上并不局限于本文所示和介绍的具体细节和代表性实施例。因此，可以进行各种修改，而不会超出由所附的权利要求及其等价物定义的总体发明思想的精神和范围。

Claims (7)

1.一种垂直记录图案化盘介质，其特征在于，包括：

盘形平坦基片，具有第一表面和与第一表面相对的第二表面；

数据图案区域，预先形成在基片的第一和第二表面中的每一个上；

伺服图案区域，预先沿着径向形成为弧状，所述伺服图案区域沿着圆周方向将第一和第二表面中的每一个的数据图案区域分为多个图案区域；和

定位标记，形成在基片的第一和第二表面上，这些定位标记用于在预先同时形成伺服图案区域和数据图案区域的时候进行定位，

其中，定位标记在垂直于第一和第二表面的方向上彼此重合。

2.如权利要求1所述的垂直记录图案化盘介质，其特征在于，定位标记预先形成在覆盖伺服图案区域和数据图案区域的范围之外。

3.如权利要求2所述的垂直记录图案化盘介质，其特征在于，定位标记预先形成在处于覆盖伺服图案区域和数据图案区域的范围之外的第一和第二表面中的每一个的内径上。

4.如权利要求1所述的垂直记录图案化盘介质，其特征在于，定位标记预先形成在与第一和第二表面的同一扇区号相对应的位置上。

5.如权利要求1所述的垂直记录图案化盘介质，其特征在于，定位标记各自具有大于伺服图案区域的圆周方向长度的圆周方向长度。

6.一种磁盘驱动器，其特征在于，包括：

垂直记录图案化盘介质，包括：盘形平坦基片，具有第一表面和与第一表面相对的第二表面；数据图案区域，预先形成在基片的第一和第二表面中的每一个上；伺服图案区域，预先沿着径向形成为弧状，所述伺服图案区域沿着圆周方向将第一和第二表面中的每一个的数据图案区域分为多个图案区域；和定位标记，形成在基片的第一和第二表面上，这些定位标记用于在预先同时形成伺服图案区域和数据图案区域的时候进行定位；

第一磁头，设置在图案化盘介质的第一表面上；和

第二磁头，设置在图案化盘介质的第二表面上，

其中，定位标记在垂直于第一和第二表面的方向上彼此重合。

7.如权利要求6所述的磁盘驱动器，其特征在于，定位标记各自预先形成在用于第一和第二磁头中的每一个的访问范围之外。

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