JP2002512725A - 磁気記録でのレーザアシストによるトラック幅の限定及び放射状の制御 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、光学経路部品、電子部品及び/又は関連する読取り/書き込みヘッドの重量及び複雑さを低減させながら、データディスクドライブの保存容量の増大を提供する。システムは、データの書き込み及び読取り中に光学素子（１０２、４００）によりサーボトラックデータディスク（１０７）へ伝播され、データディスクを加熱させる光と、実際の読取り及び書き込み用の磁気素子とを利用する。

Description

【発明の詳細な説明】 磁気記録でのレーザアシストによるトラック幅の限定及び放射状の制御発明の分野 本発明は光学及び磁気素子を利用するデータ保存及び検索システムに関する。背景 磁気-光学（ＭＯ）ディスクドライブの先行技術において、データは、保存デ ータ領域内の磁気ドメインの上下の配向により、偏光レーザに課した時計回り又 は反時計回りの分極（polarization）回転として読取られる。データを含む最小 の領域は、偏光により形成された光学スポットのサイズの関数である。分極回転 に埋め込まれた情報は光学的読出し手段が必要である。先行技術における光学読 出し手段は、複数のバルキーであり複雑な光学素子を含み、それらの幾つかは磁 気光学ヘッドに配設される。光学素子は分極回転から得られた情報信号の信号- ノイズ比（ＳＮＲ）を劣化させる。 更に、磁気の基づくディスクドライブは本技術分野では周知である。磁気ドラ イブでは、一般には磁気ヘッドに磁気抵抗素子が利用される。磁気記録技術分野 での最近の進展により、本願の引用文献に編入されている、例えば１９９２年９ 月のIEEE Transactions On Magnetics，Vol．28，No5でのRobert Whiteによる“ Giant Magnet oresistance:A Primer”の論文に見られるように、巨大磁気抵抗 性（ＧＭＲ）技術を利用する磁気ヘッドが出現してきている。ＧＭＲヘッドは従 来の磁気抵抗ヘッドよりも磁界に対して高感度であるように製造される。さらに 、ＧＭＲ技術は本技術分野では周知であるスピン-バルブ構造で組み込まれてい る。 磁気保存ドライブ技術は、長手配向（平面で）磁気ドメインが粒 状薄膜金属媒体に書き込まれるときに、上記ドメインは高磁束リバーサル密度で 、かつ高温度で相互に減磁される傾向にあるといわれる“超常磁性限界”を受け る。 約２μｍのトラックピッチで、200 KBPI PR-4記録システムにより書き込まれ た最小マークは、トラックに亘って１．８μｍで、トラックに沿って約０．１μ ｍ長である。長手ドメインのＮ-Ｓ極はトラックに沿って配向される。トラック ピッチをより狭くしようとすると、一般には、先行技術での磁気保存ドライブ技 術において少なくとも４つの限界に遭遇する。その４つとは、 １）トラッキングにとって、粗く及び微細なトラッキングアクチュエータ、例 えば２Ｋｈｚよりも大きいクロスオーバ周波数を必要とし、実行される必要があ る非常に高いサーボ誤差阻止（a very high servo error rejection）には、１ μｍのトラックピッチを必要とする、 ２）読取り/書き込みヘッドを製造するためのフォトリソグラフィックな許容 度により、ヘッドパーマロイ極の厚さが約１０％制限され、極が約４μｍの厚さ であれば、ヘッド公差は約０．４μｍである、 ３）典型的な先行技術でのヘッドでは約３μｍのデータトラックのサイド消去 か生じ、このサイド消去は記録/再生工程中に正確な動作が望まれ、古い情報は 排除される。サイド消去はヘッドギャップ幅と比例するので、ギャップ幅は所望 の磁気ドメイン密度の関数である、 ４）パターンを感知する半径方向の及び円周の位置の書き込み（サーボ書き込 み）は、ディスクが揺れること、及びスピンドルベアリングの非反復性ふれのた め、非常に正確でない。一般には、ボールベアリングスピンドルで回転する０． ８mm厚の３．５インチディスクでは約０．２μｍのサーボ書き込み精度が予想さ れる、ことが挙げられる。 したがって、必要とされているものは、先行技術での磁気及び光学ドライブ技 術の限界を考慮した改良である。発明の要約 本発明は、光学経路部品、電子部品及び/又は関連する読取り/書き込みヘッド の重量及び複雑さを低減させながら、データディスクドライブの保存容量の増大 を提供する。システムは、データの書き込み及び読取り中に光学素子によりサー ボトラックデータディスクへ伝播され、データディスクを加熱させる光と、実際 の書き込み及び読取り用の誘導及び磁気素子とを利用する。そうすることにより 、本発明はディスクドライブの改良された保存容量だけでなく、データディスク の磁気ドメインマーク領域として記録されたデータを表わす信号の改良ＳＮ比（ ＳＮＲ）をも提供する。 データ保存ディスクは、さまざまな材料で充填された及び/又は研磨されたく ぼみ及び/又は隆起した形(depressions and/or raised features)を含む。この ようにして、滑らかな面が、データディスク面に近接した浮いた状態で空力的に 維持された読取り/書き込みヘッドに設けられる。滑らかな面を設けることによ り、汚染物の蓄積が減少し、若しくは排除される。充填材料は、くぼみ及び/又 は隆起した形から反射された光学信号が大きな振幅を生じさせるように反射的で ある。くぼみ及び/又は隆起した形を満たすために利用された材料からの光の反 射は、セクタ確認とトラック追跡に利用される。加えて、くぼみ及び/又は隆起 した形は、配置される場所でのデータディスクの半径に比例した反射領域が生じ るように作られる。結果として、周波数内容及び/又は反射光学信号の振幅変動 は、データディスクの半径以上に最小化される。 本発明では、更に、データ保存ディスクはデータ保存ディスクを含むデータト ラック間に配置された一組のチャンネル及び/又はメサ(mesa)を含む。チャンネ ル及び/又はメサは、データトラックに 沿ったデータを保存するために利用されるデータドメインマークの形がクロスト ラック方向に限定され、好ましい矩形又は正方形の幾何学的形状により正確に適 合するように明確化されるように、データディスクに照射される光の熱効果を熱 的に導き、指向させるために利用する。保存密度及びＳＮＲは結果として増大す る。さらに、チャンネル及び/又はメサは充填材料で充填される。 さらに、本発明は記録及び再生システムを含み、データトラックの縁部は熱的 に限定され、トラッキング機構は集束レーザスポットの放射状の移動を利用し、 記録及び再生システムは、保存ディスク上に配置したフライングヘッドと、前記 集束レーザスポットを発生させ、少なくとも一つの磁界感知素子の隣に配置した 少なくとも一つの磁界書き込み素子の隣に配置した少なくとも一つの光学素子と 、サーボセクタ情報を含む保存ディスクとからなり、前記サーボセクタ情報は前 記保存ディスクの粗い及び微細な放射状の並びに回転位置をエンコード化し、前 記データトラック間に熱指向機能(heat directing feature)が配置され、データ の記録及び書き込み中に加熱している際に、薄膜フィルムは磁性を変化させるよ うに設計される。薄膜フィルムは少なくとも一層のアモルファス磁性材料、又は 読出し層及ひ保存層からなる。 本発明は、光源と保存媒体の保存位置との間の光学経路に沿って光を選択的に 導き、光学経路に沿って保存位置に対して光を導く少なくとも一つの光学素子と 、少なくとも一つの磁気素子とからなる組立体を含み、磁気素子は光と時間的に 協力して作動し、保存位置にアクセスを可能にする。 少なくとも一つの光学素子と少なくとも一つの磁気素子は、フライングヘッド と結合する。 少なくとも一つの磁気素子は磁気抵抗素子及び/又は磁界発生素子を含む。 少なくとも一つの光学素子は光ファイバーと、操縦可能なミラー と対物レンズ光学部品とを含む。操縦可能ミラーはマイクロ機械加工されたミラ ーからなる。 保存位置は磁気ドメイン（データドメインマーク）からなるデータ領域を含み 、光は保存位置を加熱し、少なくとも一つの磁気素子は磁界検出素子からなり、 少なくとも一つの磁気素子はデータドメインマークからの磁束を検出することに より加熱された保存位置にアクセスする。 少なくとも一つの磁気素子は磁気抵抗素子からなり、磁気抵抗素子はデータド メインマークからの磁束を検出することによりデータドメインマークにアクセス する。 磁気抵抗素子は巨大磁気抵抗又はスピンバルブ素子からなる。 データドメインは垂直又は長手配向からなる。 少なくとも一つの磁気素子は、磁界指向素子（magnetic field directing ele ment）からなり、光は保存位置を加熱し、ここで少なくとも一つの磁気素子は磁 界指向素子からなり、少なくとも一つの磁気素子は磁束をデータドメインマーク へ向かわせることにより加熱させた保存位置にアクセスする。 磁界発生素子は磁界指向素子と導体からなる。 保存媒体はサーボパターンを含み、光は保存媒体からの光の反射に基づく保存 位置へ向かう。サーボパターンはくぼみ又は隆起した形からなる。 保存媒体は、センターと、複数のデータトラックと複数の熱指向機能とからな り、複数のデータトラック及び複数の熱指向機能はセンターの回りに配置され、 複数の熱指向機能の交互の機能はデータトラックの夫々の交互トラック間に配置 される。熱指向機能はチャンネル及び/又はメサからなる。 本発明は光源と保存媒体の保存位置との間の光学経路に沿った光を選択的に導 く方法を含み、光を保存位置に導き、保存位置を加熱し、熱は保存位置に印加さ れている間の期間後に保存位置にアクセ スする段階からなる。 さらに、その方法は保存位置からの磁束を検出する、及び/又は磁束を保存位 置に向かわせることにより保存位置にアクセスする段階を含む。本発明では、保 存媒体はトラック及びクロストラック方向にあるデータトラックを含み、さらに 熱印加により磁気ドメインマークのクロストラック寸法を限定する段階を含む。 さらに、その方法は、熱印加により磁気ドメインマークの幅を限定する段階を含 む。 本発明は本願で開示する特定の実施例、又はそれに等価なものに限定はされず 、開示した発明は、現在既知及び未知の多くの方法で利用される。図面の簡単な説明 図１は、データ保存システムの基本的要素を示す。 図２ａは、本発明のディスクを示す。 図２ｂは、典型的なサーボセクタを示す。 図２ｃは、本発明の保存及び読出し層の図面を示す。 図３は、代表的にな光学経路を表わす線図を示す。 図４ａ〜図４ｎは、本発明のヘッドのさまざまな図面を示す。 図５ａ〜図５ｃは、本発明の保存及び読出し層の図面を示す。 図６ａ〜図６ｄは、サーボパターン形成の段階を示す。 図７ａと図７ｂは、くぼみの形から誘導された信号を示す。 図８ａは、くぼみ及び隆起した形からなる基板を示す。 図８ｂ〜図８ｅは、チャンネルを含む、及び含まない媒体への発振レーザビー ム照射から生じる熱拡散のシミュレーションを示す。 図９ａ〜図９ｅは、くぼみ及び隆起した形からなるディスクの情報を示す。 図９ｆ〜図９ｉは、くぼみ及び隆起した形を含む及び含まないディスクでの温 度プロファイルの表現を示す。 図１０ａ〜図１０ｂは本発明のフライングヘッドの変形を示す。背景 本発明は光学経路部品、電子部品及び/又は関連する読取り/書き込みヘッドの 重量及び複雑さを低減させながら、データディスクドライブの保存容量の増大を 提供するものである。システムは、データの書き込み及び読取り中に光学素子に よりサーボトラックデータディスクへ伝播され、データディスクを加熱させる光 と、実際の書き込み及び読取り用の誘導及び磁気素子とを利用する。 データ保存ディスクは、さまざまな材料で充填され及び/又は研磨されたくぼ み及び/又は隆起した形を含む。このようにして、滑らかな面が、データディス ク面に近接し、浮いた状態で空力的に維持された読取り/書き込みヘッドに設け られる。滑らかな面を設けることにより、汚染物の蓄積が減少又は排除される。 充填材料は、くぼみ及び/又は隆起した形から反射された光学信号が大きな振幅 を生じさせるように反射的である。くぼみ及び/又は隆起した形を満たすために 利用された材料からの光の反射は、セクタ確認とトラック追跡に利用される。加 えて、くぼみ及び/又は隆起した形は、配置される場所でのデータディスクの半 径に比例した反射領域が生じるように作製される。結果として、周波数内容及び /又は反射光学信号の振幅変動は、データディスクの半径以上に最小化される。 本発明では、更に、データ保存ディスクはデータ保存ディスクを含むデータト ラック間に配列された一組のチャンネル及び/又はメサを含む。チャンネル及び/ 又はメサは、データトラックに沿ったデータを保存するために利用されるデータ ドメインマークの形がクロストラック方向に限定され、好ましい矩形又は正方形 の幾何学的形状により正確に適合するように明確化されるように、データディス クに照射する光の熱効果を熱的に導き向けるために利用する。更に、チャンネル 及び/又はメサは充填材料で充填される。 本発明は本願明細書又は、発明として説明したその等価物で開示 される特定の実施例に限定されるものではなく、現在の既知及び未知なる多くの 方法で利用される。 図１を参照するに、本発明の一部として組み込まれたデータ保存システムの基 本要素を示す。図１は、少なくとも一つの回転データ保存ディスク１０７の複数 の半径方向に離間した同心で円形のデータトラック１０３へのデータの書き込み 及び読取りのためのフライング読取り/書き込みヘッド１０６を移動させるアク チュエータ組立体１２０を含む保存システム１００を示す。 図２ａを参照するに、本発明のディスクは、更に詳細に理解される。本発明の 実施例を説明する目的で、ディスク１０７の詳細なデータアーキテクチャを開示 する。 ディスク１０７は、複数の均一でしかも円周上に離間し、中心から外に向かっ て隣接して伸長するくさび形サーボセクタ２１２へ、円周上に分割される。 対応する複数のくさび形で、離間したデータセクタ２１６は、各サーボセクタ ２１２の組の夫々の間に円周上に介在し、隣接する。データセクタ２１６はディ スク１０７に情報を保存させるために利用される磁気ドメイン２８１からなる複 数のデータビット（マーク）を含む。磁気データドメイン２８１マークは、デー タトラック１０３に沿って一定の直線空間で分離されている。データトラック１ ０３は名目一定半径方向のデータトラックピッチＴｐで、放射状に離間している 。 図１から図４ａ-図４ｆを参照して、本発明のデータ保存システムを説明する 。図１から図４ａ-図４は、典型的な保存システム１００の一般構造を示し、シ ステムはサーボセクタ２１２の読取り用の光学素子だけでなく、データセクタ２ １６へのデータビットの書き込み、及びセクタ２１６からの読取り用の光学的、 誘導的、及び磁気的素子を含む。 図１から分かるように、システム１００は、一組の二重スライド ディスク１０７での使用に適する一組のフライングヘッド１０６を具備する。一 つのフライングヘッド１０６はディスク１０７の各面に設けてある。ヘッド１０ ６は、サスペンション１３０とアクチュエータアーム１０５により、回転アクチ ュエータ磁石とコイル組立体１０２と結合しており、それによりヘッドはディス ク１０７の面上に配置される。作動中、ディスク１０７はスピンドルモータによ り回転し、フライングヘッド１０６と回転ディスク１０７との間に空力的浮揚力 が発生する。空力学的な力は各フライングヘッド１０６を、各ディスク１０７の 面上にフライング状態に維持する。浮揚力は、サスペンション１３０により供給 される同等でありかつ対向するスプリング力に対峙する。非作動中、各フライン グヘッド１０６は、ディスク１０７の面から離れた保存状態に、一般にはディス ク１０７の面から離れたランプ（ramp、図示せず）に静止、固定して保たれる。 更に、システム１００はレーザ光学組立体１０１と、光学スイッチ１０４と、 一組の光ファイバー１０２とを具備する。各組の光ファイバー１０２は、アクチ ュエータアーム１０５とサスペンション１３０の組の夫々の一つに沿って、フラ イングヘッド１０６の組の夫々の一つに結合する。 レーザ光学組立体１０１は、本技術分野において周知であるダイオードレーザ 源１３１を具備する。レーザ光学組立体１０１は、レーザ光源１３１から光学ス イッチ１０４に向かって発振レーザビーム１９１を導く。レーザ光学組立体１０ １は反射レーザビーム１９２を受け、信号１４９として出力用の信号を処理する 。 図３を参照するに、システム１００の光学経路を詳細に表わす線図を示す。好 ましい実施例では、代表的な光学経路には、光学スイッチ１０４と、光ファイバ ー１０２の組の一つと、フライングヘッド１０６の組の一つとを含む。光学スイ ッチ１０４は発振レーザビーム１９１を夫々の光ファイバー１０２の各近位端部 に向かっ て導かせるための選択性の自由度を提供する。発振レーザビーム１９１は光ファ イバー１０２により導かれて各遠位端部を出て、各ディスク１０７上のフライン グヘッド１０６を通過する。 前述の光学経路は２次元域にある。したがって、反射レーザビーム１９２はフ ライングヘッド１０６を通過し、光ファイバー１０２の遠位端部に向かって導か れる。反射レーザビーム１９２は光ファイバー１０２に沿って伝播し、その近位 短部で出て、サーボセクタ２１２に埋め込まれたサーボ情報を表わす信号へのそ の後の変換のため、レーザ光学組立体１０１への伝送に対して、光学スイッチ１ ０４により選択的に経路を定める。 図２ｂを参照するに、典型的なサーボセクタが示される。図２ｂには、典型的 なサーボセクタ２１２の拡大部分を示す。以下の説明は、サーボセクタ２１２を 含む情報に選択的にアクセスするために、発振レーザビーム１９１を利用する理 由を簡単にまとめる。サーボセクタ２１２は、ディスク１０７のデータセクタ２ １６のデータにアクセス可能である座標基準システムを含むエンコード化された サーブ情報からなる。好ましい実施例では、各サーボセクタ２１２を回転させる データトラック１０３は、３種類のエンコード化された情報：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と微細な円周位 置誤差信号（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２１２は、ディスク１０７を含む基板（図２ｃ）２４５の面に 浮き彫りにされる（emboss）、若しくはくぼみ及び隆起した形からなるように形 成される。ディスク１０７を浮き彫りする及び/又は成形することは、製造及び コスト面での利点があると理解される。ディスクを構成する材料のタイプは、す でに確認されており、本技術分野では周知であり、多くの刊行物に記載されてい る。 一実施例では、サーボ情報は隆起及びくぼみの形の組合わせからなり、代表的 なくぼみの形はピット２１５として引用される。別の 実施例では、ピット２１５により生じた機能は、隆起した形から発生することが 理解される。更に、ピット２１５は細長い形で示されるが、ピット２１５は他の 形、例えば円形又は同様な形からなることも理解される。好ましい実施例では、 ピット２１５は複数のマスタートラック２１０ｍ、２１０ｍ+１、２１０ｍ+２、 ．．．のある一つに沿って書き込まれる。マスタートラックは同心的に配置され 、中央に位置して等間隔に配置され、トラックピッチＴｐ/２だけ離れており、 ここでデータトラック１０３は複数のマスタートラックの一つおきのトラックか らなる。 サーボタイミングマークは外側直径から内側直径に、マスタートラック２１０ ｍ、２１０ｍ+１、２１０ｍ+２...のある一つに書き込まれ、連続的な放射状ラ インを形成するピット２１５の第一のパターンからなる。ディスクドライブ１０ ０のディスクドライブ制御システム（ＤＤＣＳ）は、第一のパターンが検出され るたびに、サーボセクタ２１２の開始のマーキングとして、第一のパターンを認 識するように配置される。 好ましい実施例では、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のパターンからなる。第２のパターンはＤＤＣＳによりデコードさ れ、特定データトラック１０３の確認用のアドレスポインターとして利用される 。 好ましい実施例では、位置誤差マーク２５２は個々のピット２１５の第３のパ ターンからなる。第３のパターンは４つの同心に配置されたセグメント２１１、 ２１２、２１３、２１４からなる。本技術分野では周知であるように、トラック 検索及び追跡中に、第３のパターンは特定データトラック１０３上の読取り/書 き込みヘッド１０６の位置調整を実行させる位置誤差信号を誘導させるために利 用される。 各ピット２１５は、制御された３つのディメンジョン：放射状ピット幅（ｅｒ ｐｗ）、円周ピット幅（ｅｃｐｗ）とピットの深さ （ｅｐｄ）により特徴付けられる。ピット位置の制御と均一性、及びディメンジ ョンはＤＤＣＳの基礎を確立し、適当な制御アルゴリズムによりユーザ記録デー タの変動性を補正する。 本発明のサーボセクタ２１２は自動ゲイン制御フィールド（ＡＧＣ）を利用し 、若しくは利用しない。好ましくは、ＡＧＣフィールドはサーボセクタのサイズ を最小化させるのに利用されず、同様にデータセクタ２１６のデータ保存容量を 増加させるのにも利用されない。 先行技術において、回折情報(diffraction information)はディスクの特定デ ータトラック上のヘッドの位置を維持させるために利用される。しかしながら、 光ファイバーを利用するシステムでは、回折情報は光ファイバーの光学的性質に より不必要に劣化してしまう。代わりに、本発明はピット２１５からの反射情報 を利用する。ビーム振幅がディスク１０７から反射した光に比例して変化するよ うに、ピット２１５は反射レーザビーム１９２と破壊的に干渉する。振幅におけ る変化は、反射レーザビーム１９２において具体化され、信号１４９として出力 用のレーザ光学組立体１００にある周知の光学的及び電気検出技術により合わせ られる。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、 位置誤差信号（ＰＥＳ）として利用される。もちろん、光ファイバーを利用しな いシステムにおいて、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 利用されることは理解され、よって、本発明はピット２１５に限定されないが、 代わりに、他のサーボトラッキング特徴、例えばチャンネルなどからの回折情報 の利用を含む。 図４ａ-ｎを参照するに、本発明のヘッドのさまざまな図面が示されている。 図４ａ-ｇにおいて、フライングヘッド１０６はディスク１０７の組の一つの記 録/保存層３５５上での使用を示す。フライングヘッド１０６は、滑動体４４４ と、空気ペアリング面４４７と、反射基板４００と、対物レンズ光学部品４４６ とを具備する。 滑動体４４４は対物レンズ光学部品４４６、光ファイバー１０２と反射基板４０ ０の間の作動距離を収納するような大きさである。反射基板４００は反射面を有 し、例えば微細なトラッキング目的のためには、反射面はレーザビーム１９１、 １９２をディスク１０７へ導く及びディスクから導くように整列させる。一実施 例において、反射基板は、本願の引用文献に編入された発明の名称“改善された マイクロ機械加工されたミラー表面を有するデータ保存システム(Date Storage System Having An Improved Surface Micro-machined Mirror)”で、１９９７年 ４月１８日に出願された米国特許出願番号第０８/８４４、２０７号に記載され ているマイクロ機械加工されたミラーを含む。好ましい実施例では、反射基板４ ００は小さく（一実施例では３００平方マイクロメータ以下）操縦可能な反射中 央ミラー部分４２０（観察可能であるミラーと対向する操縦可能なマイクロ機械 加工されたミラー組立体の一方にある反射中央ミラー部分を点線で図４ａに示さ れている）を含む。マイクロ機械加工されたミラーの小さいサイズとその重量は 、低重量及び低プロファイルのフライングヘッド１０６を設計可能にすることに 貢献する。本発明で利用されているように、微細なトラッキング及び一連の近く のトラックへの短い検索は、回転軸の回りに操縦可能な反射中央ミラー部分４２ ０を回転させることにより実行され、発振レーザビーム１９１及び反射レーザビ ーム１９２の伝播角度は、対物レンズ光学部品４４６へ光が伝送される前に、変 化させることが可能となる。クロストラックのデータトラック密度が増大するに つれて、マイクロ機械加工されたミラーにより提供された微細トラッキングのハ イ-バンド幅低重量手段は有用であることが理解できる。低重量ハイ-バンド幅ミ ラーの反射中央ミラー部分４２０は、一組のドライブ電極４０４、４０５へ差動 電圧を印加させることにより回転する。電極の差動電圧により、一組の軸ヒンジ ４１０の周りの反射中央ミラー部分４２０を回転させる静電気力が生じ、ディス ク１０ ７の放射方向に集束光学スポット３４８を移動させる。典型的な実施例では、操 縦可能な反射中央ミラー部分４２０の約±２度（約±４トラックと同様である） の回転は、情報の保存及び読取り、トラッキング追跡並びにあるデータトラック から別のデータトラックへの検索用に、集束光学スポット３４８の移動に利用さ れる。別の実施例では、操縦可能な反射中央ミラー部分４２０の回転の他の範囲 も可能である。粗いトラッキングは回転アクチュエータ磁石とコイル組立体１２ ０（図１）への電流を調整することにより維持される。先行技術では、従来の多 重フラッタウインチェスタ(platter Winchester)磁気ディスクドライブは、一組 の夫々のサスペンションと、一つの一体ユニットとして協動して移動するアクチ ュエータアームを利用する。かかる一体ユニットの各フライング磁気ヘッドは他 のフライング磁気ヘッドに対して固定されているので、特定磁気ディスク面のト ラック追跡中は、別の磁気ディスク面の同時のトラック追跡は不可能である。対 照的に、本発明の一実施例では、アクチュエータアーム１０５の組とサスペンシ ョン１３０の組の移動に関係なく、本発明の一組の操縦可能マイクロ機械加工さ れたミラー組立体は、独立に作動するように利用され、よって、いずれの時でも 、一つのディスク面以上を利用して、トラック追跡及び検索が情報を読取り及び /又は書き込みすることを可能にする。一組の同時に作動する操縦可能なマイク ロ機械加工された組立体４００を利用して独立にトラック追跡及び検索するには 、一組の分離したそれぞれの微細なトラッキング及びミラードライビング電子部 品が必要である。 滑動体４４４は工業上基準である“ミリ”、“ナノ”、“ピコ”のスライダを 含むが、別に寸法滑動体４４４も利用可能である。 光ファイバー１０２は軸の切りぬき部分４４３に沿って滑動体４４４へ結合し ており、対物レンズ光学部品４４６は垂直コーナの切りぬき部分４１１に沿って 滑動体４４４に結合している。切りぬき 部分４４３及び４１１は、チャンネル、Ｖ-溝若しくは他の適当なアライメント 機能として、又は光ファイバー１０２と対物レンズ光学部品４４６をフライング ヘッド１０６へ結合させ、整列させる手段として設計される。レーザビーム１９ １及び１９２は、ファイバー１０２と、反射基板４００と、対物レンズ光学部品 ４４６を含む光学経路（ディスク１０７へ及びディスク１０７から）を横行する 。光ファイバー１０２と対物レンズ光学部品４４６は、関心のあるスポット内で 、集束光学スポット３４８として発振レーザビーム１９１を集束させるように配 置される。光ファイバー１０２と対物レンズ光学部品４４６は、紫外線硬化型エ ポキシ若しくは同様な接着剤を利用して、正しい位置に固着される。光ファイバ ー１０２と、対物レンズ光学部品４４６と、反射基板４００とからなる光学素子 は、フライングヘッド１０６の長手中央軸からずれた光学経路に沿って整列され るように示されているが、他の実施例では、上記光学素子は、幾つかの他の光学 経路に沿って、例えば図４ｇに例示するように長手中央軸に沿って整列されるこ とも理解される。 図４ｈ-ｎを参照するに、本発明のヘッドからなる追加の素子を平面図及び断 面図で示す。本発明の好ましい実施例では、更にフライングヘッド１０６は導体 Ｃ素子と、シールドＳ１素子と、シールド素子Ｓ２と、磁気素子を含み、パーマ ロイ磁極片-Ｐ１と、パーマロイ磁極片-Ｐ２と、磁気抵抗素子-ＭＲと、プレ/消 去磁石１０６４とを含む。好ましい実施例では、素子ＭＲは従来の磁気抵抗素子 よりも高感度であり、より狭いデータドメインマーク、よって、狭いデータトラ ックピッチ、例えば巨大磁気抵抗（ＧＭＲ）素子を読取ることが可能であるよう に製造された磁気抵抗素子の類からなる。ＧＭＲヘッド技術は本技術分野では周 知であり、例えば本願の引用文献に編入される、Robert WhiteによるIEEE、Tran sactions on Magnetics Vol．28，No5の１９９２年９月号の“Giant Magnetores istance:A Primer”に説明されている。典型的実施例では、素子 ＭＲはＧＭＲ技術を含むが、本発明は、他のタイプの素子が本発明の範囲内、例 えばスピンバルブ素子などであるので、上記実施例に限定されるものではないこ とは理解される。 好ましい実施例では、データは磁気磁極片Ｐ１、Ｐ２を利用して導体Ｃにより 発生した磁束を導くことににより書き込まれ、素子Ｓ１、ＭＲ、Ｓ２を利用して 読取られる。典型的実施例では、素子は１μｍ厚の適当に配置されており、記録 /保存層３５５で、スポット３４８及び８μｍ幅により形成された横の温度プロ ファイル２７９上で伸長し、光学スポット３４８が反射基板４００により前後に 走査されるときに、素子により読取り及び書き込みを可能にする。 狭いデータトラックピッチの読取りを行うのに、本発明は多くの問題に取り組 んだ。第一の問題は、データトラックはお互い近くに配置されるときに、非常に 高いサーボトラッキング誤差阻止はデータトラッキングに対して実行されるべき であり、例えば、１μｍのトラックピッチには２ｋＨｚ以上のクロスオーバー周 波数が必要であることにある。本発明において、この問題は、前記の反射基板４ ００の実施例で説明されたマイクロ機械加工されたミラーの微細なトラッキング 能力を利用することにより扱われ、高速微細トラッキングは、先行技術よりも少 なくともおよそ１０倍の改良がなされて実行された。 第２に、放射状及び円周上の位置サーボパターンの書き込み（サーボ書き込み ）には、ディスク揺れ及びスピンドルベアリングの非反腹性ふれにもかかわらず 、正確な配置が必要である。０．８ｍｍ厚の３．５インチディスクで、約０．２ μｍのサーボ書き込み精度が予想される。本発明において、この問題は前記のピ ット２１５の説明を引用して扱われ、サーボパターンの完全に近いパターンが少 なくとも５nm以下の精度で達成された。 第３の問題は、データの書き込みにより約０．３μｍのデータトラックのサイ ド消去が生じることである。サイド消去は、古い情報 を排除するための記録/再生過程の正しい作動としては好ましい。しかしながら 、サイド消去は書き込み素子のギャップ幅内で比例し、ギャップ幅はできるだけ 高いことが望ましい所望の磁気データドメイン密度により決まる。 最後に、ヘッド設計には公差に関連する問題が生じる。磁気ヘッド素子の製造 におけるフォトリソグラフィックな公差は、素子の厚さの約１０％である。ヘッ ド素子が約４μｍの厚さであるばらば、公差は約０．４μｍである。 前述の最後の二つの問題は、本発明により、以下に説明するように取り組んだ 。 図５ａ-ｃを参照するに、本発明の保存及び読出し層の図面が示される。以下 の説明は、ディスク１０７のデータセクタ２１６からなるデータトラック１０３ から情報に、発振レーザビーム１９１が、どのように選択的にアクセスするよう に利用されるかをまとめたものである。 好ましい実施例では、ディスク１０７は、保存層２０２と読出し層２０４を含 み、相互作用する少なくとも二つの磁気層を含む媒体の類からなる。典型的な媒 体は、磁気静止媒体又は交換結合媒体からなる。保存層２０２は所望のデータビ ット密度を支える高い保磁力のある材料が好ましい。高い保磁力のある保存層の 利点は、超常磁性限界（つまり、相互に減磁させる隣接ドメインの傾向）を克服 する潜在能力を有することにある。保磁力は、保存層２０２での磁気ドメインマ ークが６５℃以下の温度で書き込まむことができないように十分に高いことが好 ましい。しかしながら、発振レーザビーム１９１で保存層２０２を加熱させるこ とにより、保存層２０２の保磁力は十分低下し、ビットが素子Ｐ１、Ｐ２、Ｃに より保存層２０２の磁気ドメイン（以後、データドメインマーク２８１という） からなる保存位置に書き込むことができる。保存層２０２が水平異方性を示す実 施例において（例えば、ＣｏＣｒ）、Ｐ１、Ｐ２、Ｃ 素子は、平面配向（図５ｂ）で長手方向にデータドメインマーク２８１は配向し 、一方保存層２０２が垂直異方性（例えばＴｂＦｅＣｏ）を示す材料からなる実 施例では、データドメインマーク２８１は平面配向から外れて垂直に配向する（ 図５ｃ）。 好ましい実施例では、読出し層２０４は、マグネト-結晶異方性の関数である 温度依存性を示す媒体の類からなる。更に、層２０４は熱に応答するが、読出し 層２０４は保存層２０２とは異なる仕方で応答する。 一実施例では、読出し層２０４は、下にある保存層２０２のデータドメインマ ーク２８１から発する磁束が、加熱されていないときには読取られないように、 例えば本願の引用文献に編入されたK．ArataniらによるProc SPIE 1499，209（1 991）に説明されているように磁化される。上記実施例では、データドメインマ ーク２８１を読取るために、読出し層２０４は発振レーザビーム１９１で、書き 込みで加熱される保存層２０２より低い温度へ加熱される。そうすることにより 、ディスク１０７が回転するにつれて、発振レーザビーム１９１により読出し層 ２０４に温度プロファイル２７９が形成される。上記実施例では、温度プロファ イル２７９の沿った特定温度で、読出し層２０４に開口部５８０が生じ、開口部 の下のデータドメインマーク２８１から発する磁束を介して、前記読出し層２０ ４の磁気ドメイン領域を垂直に整列させ、読出し層２０４の磁気ドメインマーク はその後ヘッド１０６素子Ｓ１，ＭＲ、Ｓ２により検出される。読出し層２０４ の熱時間定数は長いことが好ましく、光学スポット３４８により発生した熱は時 間の経過により拡散せず、ヘッド素子ＭＲ、ＳＩ、Ｓ２はスポット上を通過する 。上記実施例では、データドメインマーク２８１から発する磁束は、発振レーザ ビーム１９１が照射され開口部を形成する間のみアクセス可能であることは理解 される。好ましくは、開口部はスポット３４８径よりも小さいことが望ましく、 よって、発振レーザビーム１９１はト ラック方向の解像度を限定せず、クロスデータトラック１０３方向（放射状）の 読出し解像度を限定する。 別の実施例では、媒体１０７は、光学スポット３４８により適当な温度へ加熱 された際に、以下の保存層２０２のデータドメインマーク２８１からの磁束は前 記の読出し層２０４の磁気ドメインを整列させるように機能する保存読出し層２ ０４からなるが、前述の実施例とは異なり、発振レーザビーム１９１への電力が 切れたら、コピー層２０４の磁気ドメインは整列された配向のままである。この 実施例では、プレ/消去磁石１０６４は、コピー層２０４の磁気ドメインのその 後の再整列/消去のため、ヘッド１０６のトレーリング縁部に位置する。典型的 実施例において、プレ/消去磁石１０６４は、再整列/消去用の十分な磁界力を生 じるような希土類材料からなる。他の実施例において、更に、プレ/消去磁石１ ０６４はヘッド素子１０６の先導縁部、若しくはヘッド１０６上又はヘッド１０ ６外に配置されることは理解できる。磁気ドメインは消去されるまで読出し層２ ０４に配向されたままであるので、上記実施例では、前述した熱開口部５８０は 読出し用に依存する必要はないことは理解される。読取り層２０４の室温での保 磁力は、保存層２０２に影響を与えず、プレ/消去磁石１０６４により消去され るように選択される。この代わりの実施例では、読出し層２０４の磁気ドメイン は消去されるまで整列したままで、素子を光学部品４４６の近くに配置させる必 要がないので、ヘッド素子Ｓ１、ＭＲ、Ｓ２の組立はより簡単に行うことができ る。 更に別の実施例では、媒体１０７は利用可能である単一層のアモルファス磁気 材料からなる。この実施例では、適当な希土類-遷移金属（ＲＥ−ＴＭ）の比較 的厚い（〜１００nm）単一層は、レーザアシスト熱磁気書き込みと、ヘッド１０ ６を含む素子による読出しとの双方に合わせて調整可能である。フェリ磁性ＲＥ -ＴＮフィルムの組成物は、補償温度が室温に近くなるように選択され、媒体１ ０７の安全な保存用の高い保磁力と書き込みを可能とする高温度での減少保磁力 とが生じる。上記と同じ設計には、室温付近でのゼロ近傍残磁性（読取り信号な し）と、読取りビームの適度な高温度でのデータトラックの選択的読出し（隣接 トラックのクロストークなしで）用の十分な磁性とがある。かかる媒体は、本願 の引用文献に編入された、米国カリフォルニア州モントレイでの１９９９年１月 １０日から１３日のMORIS-Magneto-Optical Recording International Symposiu m'99での論文13-B-05で、Katayamaらにより発表された講演タイトル“New Magne tic Recording Media Using Laser Assisted Read/Write Technologies”で説明 されている。 要約すると、発振レーザビーム１９１と反射レーザビーム１９２は、光学サー ボシステムの一部として利用され、フライングヘッド１０６を特定データトラッ ク上の中央に維持させる。先行技術の光学ドライブとは異なり、発振レーザビー ム１９１は保存及び読出し層２０２、２０４を加熱させるために利用される。書 き込み温度より低い温度へ加熱されるとき、読出し層は保存層２０２から読出し 層２０４へデータドメインマーク２８１をコピーし、フライングヘッド１０６は 開口部５８０ないの磁気ドメインの配向を感知する。ヘッド１０６を含む素子の 大きさはデータトラック１０３ピッチよりも幅広であるけれども、発振レーザビ ーム１９１により形成された温度プロファイルは、（クロストラック方向に）書 き込まれたデータドメインマーク２８１の縁部を限定することが好ましい。よっ て、書き込みよりも狭くデータドメインマーク２８１を読取ることが可能であり 、システム１００のトラック保存密度を増大させる。 しかしながら、実際には、層２０２、２０４への発振レーザビーム１９１によ り印加された熱は、加熱領域の移動時間がヘッド素子Ｐ１、Ｐ２、Ｃ、Ｓ１、Ｍ Ｒ、Ｓ２の縁部を移行している間は拡散する傾向にある。熱拡散は、開口部５８ ０が読取り及び書き込み用 の熱素子Ｐ１、Ｐ２、Ｃ、Ｓ１、ＭＲ、Ｓ２下で十分遠くに伸長するように形成 することが望まれる。しかしながら、熱拡散のため、開口部５８０を生じさせる 熱勾配は急勾配でなく、よって、データドメインマーク２８１の縁部を十分制御 又は限定できない。熱素子Ｓ１、ＭＲ、Ｓ２によるデータの読取りでは、データ ドメインマーク２８１は直線の縁部を含むことが好ましく、データトラック１０ ３間で重なるべきではない。 一般には、層２０２、２０４は垂直（軸）及び横（平面）方向で異なる熱拡散 速度を有する。 横の熱拡散過程を理解するために、発振レーザビーム１９１でディスク１０７ の面を加熱することは、平坦な移動面に粘性のある流動体を注ぐことの類比で推 論でき、ここで面上の流動体の高さは温度に相当する。この類推から、流動体は 全方向に広がり、一定高さでの横の温度プロファイルの等傾線は広がる涙のしず くのように理解される。発振レーザビーム１９１により形成された典型的な横の 温度プロファイル２７９を図４ｈに示した． 垂直の拡散過程を理解するために、図５ａに示す温度プロファイル２７９は、 流動体が流れるスクリーンとして類推することができる。垂直の流れにはより急 な勾配（流動体高さの変化の速度）が生じる。垂直の流れは速いときには、ディ スク１０７の隣接データトラック１０３は、流動体高さに類似した熱はほとんど 見られない。よって、仮に垂直と横の拡散比を調整することができないのなら、 隣接データトラック１０３は重ね書き込みがされ及び/又は不規則な形のデータ ドメインマーク２８１が形成されるであろう。よって、素子Ｓ１、ＭＲ、Ｓ２に より、正しい読取り用のデータドメインマーク２８１の形成を制御したいと考え る。 本発明は、ディスク１０７のデータトラック１０３間にチャンネル又はメサ２ ６６を設けることにより、前述の垂直及び横の熱拡散の望ましくない効果を、デ ィスク１０７のデータトラック１０３間 の熱伝導をブロックし、及び/又は指向させることにより最小化させる及び/又は 制御でき、ヘッド１０６素子により改良書き込み及び読み取りができることを確 認した。チャンネル又はメサ２６６の使用は以下に説明するが、まず、ピット２ １５の議論を更にすることとする。 図６ａ-ｄを参照するに、隆起及びくぼみのある形のパターン形成の段階と、 その後その形をディスク１０７の基板２４５への転写を示す。その段階には、従 来の注入成形技術を、又は研磨ガラス若しくはアルミニウムの基板上の比較的薄 いポリマー層のエンボス加工のような代替技術を利用して、ポリカーボネートの ような材料のプラスチック基板を製造する。あるいは、ガラス又はアルミニウム のような基板上に感光性マスク層を塗布し、光リソグラフィックに所望の領域と 感光性層を形成し、反応性イオンエッチング又はイオンミリングとそれに続く感 光性層を除去により、隆起及びくぼみのある形を形成する。更なる代替としては 、基板材料に所望の膜厚の感光性層を塗布し、フォトリソグラフィック工程によ り直接感光性層にピットを形成する。磁気光学、光学又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手法によりピットパターン形 成が限定され、本発明の一部として含まれる。 ガラス基板へのディフェレンシャルエッチング以外は、前記説明した全ての技 術及び他の同様な技術では、隆起及びくぼみのある形は、例えばピット２１５を 利用する実施例のように、比較的柔らかい基板、典型的にはプラスチック若しく はアルミニウム又はその等価物に限定される。議論されるべき例でのその後の差 異に基づく除去の段階(differential removal step)には、化学的機械研磨（Ｃ ＭＰ）があり、調製されるディスクの仕上げ隆起をできるだけ念入りに形成させ るために、比較的硬く、研磨抵抗層が基板上に必要である。 例えば、本発明のディスク１０７の図６ａ-６ｄには、記録層の 熱的、磁気的及び光学的性能を制御するための一連の層が利用される。典型的な 第一の面の設計のかかる層は、例えばアルミニウムのような低熱伝播体層６１０ と、底部誘電体層６１２と、保存層２０２と、読出し層２０４と、上部誘電体層 ６２０とを含む。典型的な実施例では、上記層の夫々の厚さは約５０nmである。 説明するように、誘電体層６２０は、窒化シリコン層６９９及び/又はスパッタ リングされた酸化シリコン層６１８からなり、双方とも比較的研磨耐性があり、 よって、差異に基づく除去工程への硬い層として機能する可能がある。この工程 後の断面図を図６ｂに示す。再び、これは一連の層の典型例であり、しかも本発 明はかかる一連の層を利用することを限定しているものではなく、むしろ他の磁 気光学、光学、又は磁気記録ディスクでの利用に容易に適することを述べておく 。例えば、基板が比較的柔らかい実施例で、窒化シリコン層（図示せず）は基板 ２４５と熱伝播層６１０との間に利用される。 光学データ保存ディスク用の従来のエンボス工程において、一般には、各ピッ トの深さは１/４波長、例えば赤色光では約１６０nmの深さである。したがって 、従来のピットでは、ピットの深さ許容範囲の変動により検出反射信号における 変動が生じる。対照的に、本発明では、ピット２１５から誘導される信号１４９ （図１）は、充填材料の反射率の関数であり、先行技術におけるピットの深さに 必要とされる比較的きつい公差ではない。 好ましい実施例において、酸化シリコン層６１８と窒化シリコン層６９９の双 方を利用した。酸化シリコン層は、正しい層の厚さが化学的研磨若しくは以下に 説明する他のエッチング工程の最後に残っていることを保証するように、犠牲の 層として利用される。好ましい実施例では、充填材料６３０を堆積させる、若し くは別の方法で層６１０、６１２、２０２、２０４、６１８、６９９の上部に塗 設させる。例えば、ある充填材料６３０はスパッタリングされたアルミニウム又 はアルミニウム合金である。典型的な厚さは各ピッ ト２１５の深さの約２倍であり、例えは約１６０nmのピットの深さに対しては、 充填材料６３０の厚さは約３００nmである。充填材料６３０を堆積された基板２ ４５の断面図を図６ｃに示す。次の工程では、ディスク１０７は差異に基づく除 去工程に行き、充填材料６３０を除去するが、硬い酸化シリコン層６１８により 停止又は実質的に停止する。有用な工程は、Semiconductor International，1/9 5でのWANGらによる論文タイトル“Chemical-Mechanical Polishing Of Dual Dam ascene Aluminum Interconnects Structure”に説明されているようなＩＣ産業 で開発されたＣＭＰ工程で研磨される。この工程は市販の装置及び材料を使用し 、充填材料６３０と酸化シリコン層６１８の間に約１００の研磨選択性を提供す る。よって、本特定例において、充填材料の３００nmの全てと５０％以上の研磨 するときに、犠牲の働きをする酸化シリコン層６１８の２nm以下か除去されるこ とが望ましい。結果生じた面は実質的に平坦であるが、充填材料６３０はピット ２１５を充填している。酸化シリコン層６１８は、次に湿式化学エッチャントに よりエッチングされ、下にある窒化シリコン層６９９を殆どエッチングしないこ とが好ましい。 好ましくは、上記最後の工程後、図６ｄに示すようにディスク１０７の面は、 層６２０の厚さ（多分１０-１５ｎm）とおおよそ同じ最大の高さ妨害（maximum height disturbance）を有し、又典型的実施例では先行技術より１０倍以下であ る。よって、先行技術と対比して、本発明のディスク１０７は妨害のないフライ ングヘッド１０６の面を提供し、ヘッドが減少したフライングの高さで安定に浮 き、当業者は本発明のフライングヘッド１０６だけでなく、近傍界タイプ光学デ ータ保存への応用によって有益であることを認めるであろう。ピット２１５は反 射性材料で充填されているので、反射信号１９２は、先行技術の回折サーボトラ ッキング法のそれ以上、例えば典型的実施例では３倍以上大きな振幅を有するで あろう。更に、本発明のピットは、ディスク１０７自身からの粒子物質源、例え ば 信号１４９を低下させるディスク潤滑剤から汚染を受ける空洞を有していない。 更なる改良において、窒化シリコン層６９９の厚さに僅かな減少が許容される なら、犠牲の酸化物層６１８は必要なくなり、上部面はさらにより平坦で滑らか になるであろう。 図７ａを参照するに、一定半径を有するピットから誘導された信号を示す。先 に述べたように、本発明のサーボセクタ２１２は自動ゲイン制御フィールド’（ ＡＧＣ）を利用する若しくは利用しない。ＡＧＣフィールドが利用されず、ピッ トが対応するディスクの半径以上の一定のサイズであるならば、ディスクの内部 半径対外部半径での遅い速度のために、ピットから誘導される信号は変化する。 図７ａは代表的な未充填ピットと、対応するディスクの外部半径と内部半径の双 方で、それから誘導された代表的なサーボ信号を示す。信号のパルス幅は、ディ スク上のヘッドの正確な位置決めに影響を及ぼす特性を変化させる。 図７ｂを参照するに、一定でない半径を有するピットから誘導された信号を示 す。好ましい実施例では、ピット２１５は、ピット２１５が、例えば反射面又は 半径を有する大きさに配置された場所でディスク１０７の半径に比例するような 大きさを有する。図７ｂのピット２１５から誘導された信号１４９は、よってデ ィスク１０７のピット２１５の位置に関係なく、同様なパルス幅からなる。結果 として、ピット２１５からのパルスから誘導されたサーボ信号１４９における変 動は最小化される。パルスをサンプリングし、まとめたデジタルサーボチャンネ ルを利用するシステム１００の実施例では、外部径から得られたパルス幅はディ スク１０７の内部径から得られたパルス幅と同じになるように作られるので、よ って、減少したサンプリング速度が利用される。ディスクが配置された場所での ディスク１０７の半径に比例する大きさを有するピットは、ピットからの反射よ りもしろ回折を利用するドライブにおいて、充填材料 で充填されていない実施例では有用性があることが分かった。 図８ａを参照するに、隆起及びくぼみのある形を有する基板での端部の図面が 示される。図８ａは、ピット２１５を充填させる工程はチャンネルを充填させる ために利用されることをも示す。よって、ピット２１５を充填材料６３０で充填 させることから導かれる幾つかの同じ恩恵は、チャンネル２６６を充填させるこ とへも適用され、例えば、恩恵はディスク１０７上にフライングヘッド１０６を 維持させるための平坦な面を提供すること、並びに汚染物の蓄積の減少をもたら すということである。 ディスク１０７のデータトラック１０３間の充填チャンネル又はメサ２６６は 、本発明に更なる恩恵をもたらす。データトラック１０３間のチャンネル２６６ にアルミニウムや金属のような高伝導性で高熱容量の充填材料が吸熱器のような 働きをし、一方で以下に説明するように低伝導性で低熱容量の充填材料は、放射 状に熱の流れをブロックして、データトラック間の垂直壁のような働きをする。 シミュレーションにより、アルミニウムのような高伝導性充填材料６３０はス ポット３４８により発生した熱を拡散させ、次に、マークの書き込み中にデータ ドメインマーク６８１の幾何学的形状に、好ましい矩形又は正方形に変形が生じ る。他方、低伝導性充填材料はデータドメインマークの縁部をより直線にし、よ って、大雑把にはチャンネル２６６に垂直であり、チャンネルで停止する。結果 として、アルミニウムが充填材料６３０としての最善の選択ではない。 典型的な実施例では、データトラック１０３間のチャンネル２６６は、比較的 狭い幅で５から１以上のアスペクト比を有し、チャンネル２６６の垂直の大きさ を１００と１０００nmの間へ制限する。幾つかの周知な充填材料は薄膜として堆 積させたときに反射性であり、しかも上記大きさを支え、アスペクト比は金属（ つまり前述のアルミニウム）及びあるタイプの色素ポリマーを含む。しかしなが ら、前述したように、金属は吸熱器として望ましくない働きをする。色素ポリマ ーは低伝導性を示し、よって充填材料として利用可能であるが、研磨することが 更に困難である。ガラスは低伝導性であるので、利用可能な他の材料であるが、 例えば、サーボトラッキング用の回折情報を利用する光学ドライブでは、ガラス は増加した反射が好ましくない実施例で利用可能であろう。 図８ｂ-ｃを参照するに、チャンネルを有さない及び有する媒体へ発振レーザ ビームを照射した結果生じた熱拡散のシミュレーションを示す。前述のように、 先行技術において光ビームを媒体へ照射することは、データドメインマーク２８ １の形成に好ましくない影響を及ぼす温度プロファイルが生じる。図８ｂ-ｃは 、先行技術で形成された典型的な開口部の温度プロファイルを示し、一方、図８ ｄ-ｅは、チャンネル２６６を有するディスク１０７を利用した際に形成された 温度プロファイルを示す。図８ｆの夫々の温度プロファイルを重ねたものから分 かるように、本発明のチャンネル２６６を有するディスクでは、温度勾配が急で ある。結果として、データドメインマーク２８１はさらに限定され、トラック及 びクロストラック方向に形成される。したがって、本発明のチャンネル２６６は 、データドメインマーク２８１がより好ましい矩形若しくは正方形の幾何学的形 状を示すように熱拡散を導き制御する働きがあることか分かり、その結果データ 読み取り中に、より高磁束密度がヘッド１０６、Ｓ１、ＭＲ、Ｓ２素子に提供さ れる。クロストラック方向にデータドメインマーク２８１を限定することにより 、幅広な書き込みと狭い読取り中にヘッド素子ＭＲへの均一なバックグラウンド ノイズが最小化され、先行技術以上に高い保存データ密度が可能となる。 図９ａ-ｅを参照するに、メサ及び隆起した形を有するディスクを示す。図９ ａ-ｅは、光学スポット３４８により発生した熱を導くためのさまざまな手法を 示し、よってデータトラック１０３は、 チャンネル間よりもむしろメサ２６６間に配置される。本実施例では、メサ２６ ６は基板と同じ材料、例えばガラスからなる。メサ２６６を製造する際に、その 方法はネガ型レジストを利用してマスターを反転させ、メサ２６６だけでなくサ ーボセクタ２１２パターンの形成を含むディスクフォーマットを作製する。本実 施例では、サーボセクタ２１２パターンはピットよりもむしろ隆起した形２１５ からなることが理解される。 前記したことに戻ると、ディスク１０７は以下の順序で堆積させた材料の層を 含む：アルミニウム、底部誘電体層、保存層、読出し層、上部誘電体層である。 したがって、メサ２６６を含むディスク１０７の典型的な製造工程は、ガラス基 板２４５をマスター(master)し、メサ２６６及びサーボパターンは５０と１００ nmの間の形の深さを有し、基板２４５上にアルミニウム又はパーマロイ（ニッケ ルと鉄）層６１０を堆積させ、エッチング停止としてガラス基板２４５の面を利 用してアルミニウム又はパーマロイを化学的機械研磨し、誘電体層を堆積させ、 保存層２０２及び読出し層２０４を堆積させ、窒化シリコン６９９パッシベーシ ョン層を堆積させることからなる。 メサ２６６は熱伝導性アルミニウム層６１０の放射状の熱的伝導を遮断させる 働きがある。記録層２０２、２０４は比較的薄いので、アンダー層として約２０ ％以下の熱的伝導性で、アルミニウム層６１０とは熱的に結合している。よって 、記録層２０２、２０４を介して放射状に熱伝導があったとしても、トラック間 のメサ２６６の縁部で熱的伝導性は不連続となり、良好な熱バリアとなる。 発振レーザビーム１９１の約５０％は記録層２０２、２０４を通過すると予想 される。発振レーザビーム１９１はトラック１０３の中央にあるアルミニウムに より反射されるか、基板２４５により吸収される。一般には、入射光の約２０％ はトラック１０３の中央で反射され、入射光の約１０％のみがメサ２６６で反射 される。よっ て、条件に依存して、入射光の吸収対サーボ信号１４９との間のトレードオフの 関係が必要である。反射でのこの差異は、回折情報を利用する実施例でのサーボ トラッキングに利用されることは理解される。 図９ｂ-ｅを参照するに、メサを有する及びメサを有しないディスクでの温度 プロファイルの表現を示す。図９ｃ-ｅは、トラック１０３の中心（各スポット の上部左隅）に最大半値幅（ＦＷＨＭ＝５５０nm）で、３ns、１ｍＷの集束スポ ット３４８として発振レーザビーム１９１を照射させた後、６０、９０及び１５ ０nsでの時間での３つのスナップショットでのディスク１０７の典型的な温度プ ロファイル分布を示す。媒体１０７の深さはＹ軸方向にあり、ディスクの半径方 向はＸ軸方向である。プロットの左縁部は３５０nmの半トラックポイントである 。ディスク１０７フィルム構造は、ポリカーボネート基板に８５nmの窒化シリコ ン、２０nmの保存及び読出し層、５５nmアルミニウムがある。基板のメサ２６６ の伸長部は保存及び読出し層の底部へ伸びており、アルミニウム層は遮断されて いる。メサの幅は約８０nmであり、図９ｃ-ｅの右縁部から約２０パーセントの 所に中心がある。 図９ｅは、発振レーザビーム照射後６０ns後でのチャンネル又はメサのないデ ィスクでの垂直の温度プロファイル分布を示す。ディスクでの熱勾配は非常にな だらかである。図９ｄの温度及びステップ当たりの温度は図９ａ以前のそれの約 ３分の１である。このことから、メサ２６６を有するディスク１０７では、保存 及び読取り層での温度プロファイル分布はトラック１０３の中央で全く均一であ り、しかも熱勾配はトラックの縁部で険しいことが分かる。 典型的な実施例では、連続的に電源が供給されて熱が発生する場合には、熱は メサ２６６間を波として伝播していき、熱は４ミクロンの、又は所望の際にはヘ ッド１０６読取り/書き込み素子の下でスポット３４８が通過した１μ秒後、メ サ間に残存する。 図１０ａ-ｂを参照するに、本発明のフライングヘッドの更に別の変形例を示 す。この実施例では、前述の実施例とは異なり、フライングヘッド１０６は光学 スポット３４８を利用してディスク１０７を加熱し、ヘッド素子Ｓ１、ＭＲ、Ｓ ２で磁気データドメインマーク２８１と読取り、データドメインマーク２８１の 保存層２０２への書き込みはコイル１５１１素子を利用して行われる。コイル１ １５１は対物レンズ光学部品４４６の下に配設され、ある期間変調磁界が発生し 、発振レーザビーム１９１のパワーは一定に維持される（ＭＦＭとして本技術分 野では周知である技術である）。データドメインマーク２８１は、コイル１１５ １により保存層２０２へ垂直に書き込まれ、典型的には三日月のように形作られ る。磁界は、磁気パーマロイ部材１１６２を利用して指向されることが好ましい 。本実施例での媒体は読出し層２０４を含み、磁気ドメインは、プレ/消去素子 により消去されるまで整列配向のままである。本実施例において、トラック１０ ３に沿ったデータドメインマークの放射状の縁部を決定付けるものは、磁界勾配 よりはむしろ熱勾配である。チャンネル又はメサ２６６を含ませることにより、 スポット３４８により発生した熱を導くことを助け、データドメインマーク２８ １は三日月のような形ではなく、より矩形及び/又は正方形である。前述のよう に、プレ/消去磁石１０６４及びヘッド素子Ｓ１、ＭＲ、Ｓ２の幅公差は、厳し い必要性はなく、データドメインマーク２８１を読取ることによっては、レーザ スポット３４８に近くある必要はないので、ヘッド素子Ｓ１，ＭＲ、Ｓ２の製造 は容易に行われる。 本発明の他の特徴及びその効果は、本発明の開示部分を調べれば当業者には明 らかになるであろう。したがって、本発明の範囲は以下の特許請求の範囲によっ てのみ限定されるものではない。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (31)優先権主張番号 ６０／１１１，０９９ (32)優先日 平成10年12月４日(1998．12．4) (33)優先権主張国 米国（ＵＳ） (31)優先権主張番号 ６０／１１３，０５９ (32)優先日 平成10年12月21日(1998．12．21) (33)優先権主張国 米国（ＵＳ） (31)優先権主張番号 ６０／１１５，０９４ (32)優先日 平成11年１月７日(1999．1．7) (33)優先権主張国 米国（ＵＳ） (31)優先権主張番号 ６０／１１５，７７１ (32)優先日 平成11年１月13日(1999．1．13) (33)優先権主張国 米国（ＵＳ） (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＣＮ，ＪＰ，Ｋ Ｒ，ＳＧ (72)発明者 ゲイジ，エドワード シー アメリカ合衆国，ミネソタ州 55124 ア ップル・ヴァレイ フリントウッド・コー ト 14050 (72)発明者 ダーニン，ジェイムズ イー アメリカ合衆国，ミネソタ州 55124 ア ップル・ヴァレイ フラッグスタッフ・ア ヴェニュ 13770 (72)発明者 スワンソン，ロリ グレイス アメリカ合衆国，ミネソタ州 55438 ブ ルーミントン カウェル・アヴェニュ・サ ウス 9705 (72)発明者 ハッチンソン，クリスティーナ ローラ アメリカ合衆国，ミネソタ州 55124 ア ップル・ヴァレイ フラックス・ウェイ 14462

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．データトラック縁部が熱的に限定され、トラッキング機構は集束レーザスポ ットの放射状の移動を利用する記録及び再生システムであって、 少なくとも一つの磁界感知素子の隣に配置された少なくとも一つの磁界書き込 み素子の隣に配置された前記集束レーザスポットを発生させる少なくとも一つの 光学素子を含み、保存ディスク上に配設されたフライングヘッドと、 粗い並びに微細な放射状及び回転位置をエンコード化するサーボセクタ情報と 、前記データトラック間に配置された熱指向機能と、データの記録及び書き込み 中に加熱された場合に磁気性質を変化させるように設計された薄膜とを含む保存 ディスクとからなる記録及び再生システム。 ２． 前記薄膜は少なくとも一層のアモルファス磁気材料からなる請求項１記載 のシステム。 ３． 前記薄膜の積層は読出し層及び保存層からなる請求項１記載のシステム。 ４． 前記光の光源と保存媒体の保存位置との間の光学経路に沿って光を選択的 に導く組立体であって、 前記光学経路に配置され、前記光学経路に沿って前記光を前記保存位置に対し て導く少なくとも一つの光学素子と、 少なくとも一つの磁気素子とからなり、ここで前記磁気素子は前記光と時間的 に協力して作動し、前記保存位置へアクセス可能とする組立体。 ５． 前記光は前記保存位置を加熱し、前記少なくとも一つの磁気素子は磁界検 出素子からなり、前記少なくとも一つの磁気素子は、前記保存位置で保存された 磁束の配向を検出することにより前記加熱保存位置にアクセスする請求項４記載 の組立体。 ６． 前記少なくとも一つの磁気素子は磁気抵抗素子からなり、前記磁気抵抗素 子は前記保存位置での磁束の配向を検出することにより前記加熱保存位置にアク セスするために利用する請求項４記載の組立体。 ７． 前記磁気抵抗素子は巨大磁気抵抗素子である請求項６記載の組立体。 ８． 前記光は前記保存位置を加熱し、前記少なくとも一つの磁気素子は磁界指 向素子からなり、前記少なくとも一つの磁気素子は磁束を前記保存位置へ導くこ とにより前記加熱保存位置にアクセスする請求項４記載の組立体。 ９． 前記磁界発生素子はヨーク素子及び導体からなる請求項８記載の組立体。 １０． 前記保存媒体はサーボパターンを含み、前記サーボパターンからの前記 光の反射に基づいて、前記光は前記保存位置に向かう請求項４記載の組立体。 １１． 前記サーボパターンは隆起した形及びくぼんだ形からなる請求項１０記 載の組立体。 １２． 前記少なくとも一つの光学素子は光ファイバーを含む請求 項１０記載の組立体。 １３． 前記少なくとも一つの光学素子は操縦可能なミラーを含む請求項１記載 の組立体。 １４． 前記操縦可能なミラーは操縦可能なマイクロ機械加工されたミラーから なる請求項１３記載の組立体。 １５． 前記保存位置は磁気ドメインを含み、前記磁気ドメインは垂直に配向さ れている請求項４記載の組立体。 １６． 前記保存位置は磁気ドメインを含み、前記磁気ドメインは長手に配向さ れている請求項４記載の組立体。 １７． 前記保存媒体は中心と、複数のデータトラックと、複数の熱指向機能と からなり、ここで前記複数のデータトラック及び前記複数の熱指向機能は前記中 心の回りに配置され、前記複数の熱指向機能の交互の機能は前記データトラック の夫々の交互のトラック間に配置される請求項４記載の組立体。 １８． 前記熱指向機能はチャンネルからなる請求項１７記載の組立体。 １９． 前記熱指向機能はメサからなる請求項１７記載の組立体。 ２０． 更にヘッドからなり、ここで前記少なくとも一つの光学素子及び前記少 なくとも一つの磁気素子は前記フライングヘッドに結合している請求項４記載の 組立体。 ２１． 前記少なくとも一つの磁気素子は磁気抵抗素子及び少なくとも一つの磁 界発生素子からなる請求項２０記載の組立体。 ２２． 前記ヘッドはフライングヘッドからなる請求項２０記載の組立体。 ２３． 前記少なくとも一つの磁界発生素子は磁石からなる請求項２１記載の組 立体。 ２４． 前記光の光源と保存媒体の保存位置との間の光学経路に沿って光を選択 的に導く方法であって、 前記光を前記保存位置へ向かわせて前記保存位置に熱を印加し、 前記熱を前記保存位置に印加した後の期間、前記保存位置にアクセスする段階 からなる方法。 ２５． 前記保存位置にアクセスする前記段階は前記保存位置で磁束の配向を検 出することからなる請求項２４記載の方法。 ２６． 前記保存位置にアクセスする前記段階は磁束を前記保存位置に導くこと からなる請求項２４記載の方法。 ２７． 前記保存媒体はクロストラックの大きさを有するデータトラックからな り、更に前記光を前記保存位置に照射して前記保存位置を加熱することにより、 前記クロストラックの大きさを限定する段階からなる請求項２４記載の方法。 ２８． 前記保存位置は磁気ドメインマークを含み、更に前記熱の印加により前 記磁気ドメインマークの大きさを限定する段階からなる請求項２４記載の方法。 ２９． 前記光の光源と保存位置との間に光を選択的に導く組立体であって、 前記保存位置を加熱する加熱手段と、 前記保存位置にアクセスする保存位置アクセス手段とからなる組立体。