JP2008071388A - 磁気ディスクの欠陥検査方法、その装置及び磁気ディスク・ドライブ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】より確実に磁気ディスク上の欠陥を検出するテストを効率的に行う。
【解決手段】本発明の一形態にかかるＨＤＤ１は、ＴＦＣを利用して磁気ディスク１１の欠陥テストを行う。ＴＦＣによってクリアランスを変化させることで、ＨＤＤ製造のスループットを大きく落とすことなく、異なるテスト条件における欠陥検出テストを行うことができる。まず、Ｐ２のヒータ・パワーをヒータ１２４に供給した状態においてＳＡＴを実行する。その後、Ｐ１のヒータ・パワーをヒータ１２４に供給した状態においてＳＡＴを実行する。ヒータ・パワーＰ２が、ヒータ・パワーＰ１よりも大きい。
【選択図】図４

Description

本発明は磁気ディスクの欠陥検査方法、その装置及び磁気ディスク・ドライブ装置に関し、特に、ヘッド・磁気ディスク間のクリアランスを制御する機能を使用した磁気ディスクの欠陥検査に関する。

ディスク・ドライブ装置として、光ディスク、光磁気ディスクあるはフレキシブル磁気ディスクなどの様々な態様のディスクを使用する装置が知られているが、その中で、ハードディスク・ドライブ（ＨＤＤ）は、コンピュータの記憶装置として広く普及し、現在のコンピュータ・システムにおいて欠かすことができないディスク・ドライブ装置の一つとなっている。さらに、コンピュータにとどまらず、動画像記録再生装置、カーナビゲーション・システム、携帯電話、あるいはデジタルカメラなどで使用されるリムーバブルメモリなど、ＨＤＤの用途はその優れた特性により益々拡大している。

このようなＨＤＤに対しては高い信頼性が要求される。このため、その製造プロセスにおいて、磁気ディスク表面上の欠陥についてテストする工程が存在する。磁気ディスク・テストの一つとして、製造されたＨＤＤ自身がその内部の磁気ディスクの欠陥を検出するテストがある。例えば、ＨＤＤは、磁気ディスクの各データ・トラックにデータを書き込み、さらに書き込んだデータを読み出すことによって磁気ディスク上の欠陥を特定する。このテストは、ＨＤＤ内の各記録面の全面について実行される。検出された欠陥セクタは、欠陥テーブルに登録される。ＨＤＤは、欠陥テーブルに登録された欠陥セクタにはアクセスすることなく、それらをスキップする。

ＨＤＤは、その仕様において、特定の温度範囲及び標高（気圧）範囲において使用されることが規定されている。ヘッド・ディスク間のクリアランス（ヘッド・ディスク間の距離）は、環境温度及び標高（気圧）に従って変化する。具体的には、温度の低下に従いクリアランスは増加し、標高が高くなるにつれてクリアランスは減少する。ＨＤＤの特定の一使用状況におけるテストは、他の使用状況によって現れうる欠陥を見過ごす可能性がある。従って、磁気ディスクの欠陥検出テストは、変化するクリアランスに対応して行うことが好ましい。例えば、減圧空間内において磁気ディスクの欠陥検査を行うことによって、ヘッド・スライダの浮上高を変化させることが、特許文献１に開示されている。
特開平６−３０９６３６号公報

上述のように、従来においては、異なるクリアランス条件において磁気ディスクの欠陥検出テストを行うためには、温度もしくは気圧を変化させることが必要とされていた。しかし、磁気ディスクの欠陥検出テストはＨＤＤをチャンバ内に配置して行うため、温度もしくは気圧を変化させてテストを行うことは、多くの時間と設備とを必要とする。

本発明の一態様は、回転する磁気ディスク上を浮上するスライダと、前記スライダに配置されたヘッド素子部と、前記スライダに配置され、前記ヘッド素子部を熱膨張によって突出させて前記磁気ディスクとの間のクリアランスを調整するヒータと、を有する磁気ディスク・ドライブ装置において、磁気ディスク上の欠陥を検査する方法である。この方法は、前記ヒータのヒータ・パワー値が第１の値である状態において、前記ヘッド素子部によって前記磁気ディスクの記録面にアクセスし、その記録面の欠陥検査を行う。そして、前記ヒータのヒータ・パワー値が前記第１の値と異なる第２の値である状態において、前記ヘッド素子部によって前記記録面にアクセスし、その記録面の欠陥検査を行う。異なるヒータ・パワー値においてテストを行うことで、効率的に磁気ディスク上の欠陥をより確実に検出することができる。

好ましくは、前記第１の値において欠陥検査された領域から選択された一部の領域について、前記第２の値における欠陥検査を行う。これによって、テスト時間を短縮することができる。さらに、前記第１の値は前記第２の値よりも大きいことが好ましい。これによって、検出されなかったスクラッチをより確実に検出することができる。

前記第１の値における欠陥検査結果に基づいて前記一部の領域を選択することが好ましい。また、前記第１の値における欠陥検査において検出された欠陥の密度に基づいて前記一部の領域を選択することが好ましい。これによって、より適切な領域を選択することができる。さらに、前記ヒータのヒータ・パワー値が第１の値である状態における検査において検出された欠陥の少なくとも一部を、欠陥候補として予備登録することが好ましい。これによって、欠陥としての登録数を減少させると共に、テスト後の欠陥の発生を抑えることができる。

前記第１の値は、同一温度における前記磁気ディスク・ドライブ装置の通常動作のヒータ・パワー値よりも大きく、前記第２の値は、同一温度における前記磁気ディスク・ドライブ装置の通常動作のヒータ・パワー値よりも小さいことが好ましい。これによって、欠陥の検出ミスをより効果的に低減することができる。

本発明の他の態様は、磁気ディスクの欠陥を検査する装置である。この装置は、回転する磁気ディスク上を浮上するスライダと、前記スライダに配置されたヘッド素子部と、前記スライダに配置され、前記ヘッド素子部を熱膨張によって突出させて前記ディスクとの間のクリアランスを調整するヒータと、コントローラを備える。このコントローラは、前記ヒータのヒータ・パワーが第１の値である状態において、前記ヘッド素子部を使用して前記磁気ディスクの記録面へアクセスして前記磁気ディスクの欠陥検査を行い、さらに、前記ヒータのヒータ・パワーが前記第１の値と異なる第２の値である状態において、前記ヘッド素子部を使用して前記記録面へアクセスして前記磁気ディスクの欠陥検査を行う。異なるヒータ・パワー値においてテストを行うことで、効率的に磁気ディスク上の欠陥をより確実に検出することができる。

本発明の他の態様に係る磁気ディスク・ドライブ装置は、回転する磁気ディスク上を浮上するスライダと、前記スライダに配置されたヘッド素子部と、前記スライダに配置され、前記ヘッド素子部を熱膨張によって突出させて前記ディスクとの間のクリアランスを調整するヒータと、前記ヒータのヒータ・パワー値が通常動作におけるヒータ・パワー値とは異なる状態において、前記ヘッド素子部を使用して前記磁気ディスクへアクセスして前記磁気ディスクの欠陥検査を行うコントローラを備えるものである。通常動作におけるヒータ・パワー値とは異なるヒータ・パワー値において磁気ディスクの欠陥検査を行うことで、より確実に欠陥を検出することができる。

前記欠陥検査におけるヒータ・パワー値は、通常動作におけるヒータ・パワー値よりも小さいことが好ましい。これによって、時間経過と共に成長した欠陥を効果的に検出することができる。あるいは、前記コントローラは、欠陥候補として予め予備登録されているセクタに対して前記欠陥検査を行うことが好ましい。これによって、より効率的かつ確実に欠陥を検出することができる。

本発明によれば、より確実に磁気ディスク上の欠陥を検出することができるテストを、効率的に行うことができる。

以下に、本発明の好ましい実施の形態を説明する。説明の明確化のため、以下の記載及び図面は、適宜、省略及び簡略化がなされている。又、各図面において、同一要素には同一の符号が付されており、説明の明確化のため、必要に応じて重複説明は省略されている。

本発明は、磁気ディスク・ドライブ装置における磁気ディスクの欠陥を検出する欠陥検出テストに関する。本形態においては、ディスク・ドライブ装置の一例であるハードディスク・ドライブ（ＨＤＤ）を例として、本発明の欠陥検出テストを説明する。本形態のＨＤＤは、その回路及び機構を使用して自ら磁気ディスクの欠陥テストを実行する。そこで、本発明の理解の容易のため、最初に、ＨＤＤの全体構成を説明する。

図１は、本実施の形態に係るＨＤＤ１の全体構成を模式的に示すブロック図である。図１に示すように、ＨＤＤ１は、密閉されたエンクロージャ１０内に、記録ディスク（記録媒体）の一例である磁気ディスク１１、ヘッド・スライダ１２、アーム電子回路（ＡＥ：Arm Electronics）１３、スピンドル・モータ（ＳＰＭ）１４、ボイス・コイル・モータ（ＶＣＭ）１５、そしてアクチュエータ１６、そして温度検出器１７を備えている。

ＨＤＤ１は、さらに、エンクロージャ１０の外側に固定された回路基板２０を備えている。回路基板２０上には、リード・ライト・チャネル（Ｒ／Ｗチャネル）２１、モータ・ドライバ・ユニット２２、ハードディスク・コントローラ（ＨＤＣ）とＭＰＵの集積回路（ＨＤＣ／ＭＰＵ）２３及びＲＡＭ２４などの各ＩＣを備えている。尚、各回路構成は一つのＩＣに集積すること、あるいは、複数のＩＣに分けて実装することができる。

外部ホスト５１からのユーザ・データは、ＨＤＣ／ＭＰＵ２３によって受信され、Ｒ／Ｗチャネル２１、ＡＥ１３を介して、ヘッド・スライダ１２によって磁気ディスク１１に書き込まれる。また、磁気ディスク１１に記憶されているユーザ・データはヘッド・スライダ１２によって読み出され、そのユーザ・データは、ＡＥ１３、Ｒ／Ｗチャネル２１を介して、ＨＤＣ／ＭＰＵ２３から外部ホスト５１に出力される。

磁気ディスク１１は、ＳＰＭ１４に固定されている。ＳＰＭ１４は所定の角速度で磁気ディスク１１を回転する。ＨＤＣ／ＭＰＵ２３からの制御データに従って、モータ・ドライバ・ユニット２２がＳＰＭ１４を駆動する。本例の磁気ディスク１１はデータを記録する記録面を両面に備え、また、各記録面に対応するヘッド１２が設けられている。各ヘッド・スライダ１２は、磁気ディスク１１上を浮上する（飛行する）スライダと、スライダに固定され磁気ディスク１１の記録面にアクセスするヘッド素子部とを備えている。ここで、アクセスはリードまたはライトを意味し、その双方を包含する言葉である。本形態のヘッド素子部は、磁気信号と電気信号との間の変換を行うトランスデューサとして機能する。本形態のヘッド・スライダ１２は、加熱によってヘッド素子部を突出させ、その磁気ディスク１１との間のクリアランス（浮上高）を調整するＴＦＣ（Thermal Fly height Control）のためのヒータを備えている。ヘッド・スライダ１２の構造については、後に図３を参照して詳述する。

各ヘッド・スライダ１２はアクチュエータ１６の先端部に固定されている。アクチュエータ１６はＶＣＭ１５に連結され、回動軸を中心に回動することによって、ヘッド・スライダ１２を回転する磁気ディスク１１上においてその半径方向に移動する。モータ・ドライバ・ユニット２２は、ＨＤＣ／ＭＰＵ２３からの制御データ（DACOUTと呼ぶ）に従ってＶＣＭ１５を駆動する。なお、磁気ディスク１１は、１枚以上あればよく、記録面は磁気ディスク１１の片面あるいは両面に形成することができる。

ＡＥ１３は、複数のヘッド１２（ヘッド素子部）の中から磁気ディスク１１へのアクセスを行う１つのヘッド・スライダ１２（ヘッド素子部）を選択し、選択されたヘッド・スライダ１２により再生される再生信号（リード信号）を一定のゲインで増幅（プリアンプ）し、Ｒ／Ｗチャネル２１に送る。また、Ｒ／Ｗチャネル２１からの記録信号（ライト信号）を選択されたヘッド・スライダ１２に送る。また、本形態のＡＥ１３は、選択されたヘッド・スライダ１２のヒータにヒータ・パワーを供給する。この点については後述する。

Ｒ／Ｗチャネル２１は、リード処理において、ＡＥ１３から供給されたリード信号を一定の振幅となるように増幅し、取得したリード信号からデータを抽出し、デコード処理を行う。読み出されるデータは、ユーザ・データとサーボ・データを含む。デコード処理されたリード・ユーザ・データは、ＨＤＣ／ＭＰＵ２３に供給される。また、ライト処理において、Ｒ／Ｗチャネル２１はＨＤＣ／ＭＰＵ２３から供給されたライト・データをコード変調し、更にコード変調されたライト・データをライト信号に変換してＡＥ１３に供給する。

ＨＤＣ／ＭＰＵ２３において、ＭＰＵはＲＡＭ２４にロードされたマイクロ・コードに従って動作する。ＨＤＤ１の起動に伴い、ＲＡＭ２４には、ＭＰＵ上で動作するマイクロ・コードの他、制御及びデータ処理に必要とされるデータが磁気ディスク１１あるいはＲＯＭ（不図示）からロードされる。ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は、リード／ライト処理制御、コマンド実行順序の管理、サーボ信号を使用したヘッド１２のポジショニング制御（サーボ制御）、インターフェース制御、ディフェクト管理などのデータ処理に関する必要な処理の他、ＨＤＤ１の全体制御を実行する。また、ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は、通常動作において、温度検出器１７の検出温度に従ってヒータ・パワーを決定し、クリアランス制御を実行する。本形態においては、特に、磁気ディスク１１の欠陥検出テスト工程の管理、制御を実行する。欠陥検出テストについては後述する。

図２を参照して、磁気ディスク１１上の記録データについて説明する。図２は、磁気ディスク１１の記録面の記録データの状態を模式的に示している。図２に示されるように、磁気ディスク１１の記録面には、磁気ディスク１１の中心から半径方向に放射状に延び、所定の角度毎に離間して形成された複数のサーボ領域１１１と、隣り合う２つのサーボ領域１１１の間にデータ領域１１２が形成されている。サーボ領域１１１とデータ領域１１２は、所定の角度で交互に設けられている。各サーボ領域１１１には、ヘッド１２の位置決め制御を行うためのサーボ・データが記録される。各データ領域１１２は、ユーザ・データを記録する。

サーボ領域１１１とデータ領域１１２には、半径方向に所定幅を有し、同心円状に形成された複数本のトラックが形成される。サーボ・データおよびユーザ・データは、それぞれ、サーボ・トラック、データ・トラックに沿って記録される。サーボ・トラックとデータ・トラックは一致もしくは異なる半径位置に配置されうる。各サーボ・トラックは、互いに所定角度において離間して配置された複数のサーボ・データを備えている。

また、各データ・トラックは、サーボ領域１１１間のデータ領域１１２に１もしくは複数のデータ・セクタ（ユーザ・データの記録単位）を備えている。また、１トラックにおいて、一つのサーボ・データから次のサーボ・データの直前のデータ・セクタまでを、一つのサーボ・セクタと呼ぶ。データ・トラックは、磁気ディスク１１の半径方向の位置に従って、複数のゾーンＺ０−Ｚ２にグループ化されている。１つのデータ・トラックに含まれるデータ・セクタの数は、ゾーンのそれぞれに設定される。図２において、外周側（ＯＤ側）から内周側（ＩＤ側）に、３つのゾーンＺ０−Ｚ２がそれぞれ例示されている。ＯＤ側のゾーンの記録周波数をＩＤ側のゾーンの記録周波数よりも高くし、ゾーン毎に記録周波数を変更することで、磁気ディスク１１全体の記録密度を向上することができる。

次に、本形態におけるＴＦＣヘッド・スライダ１２構成について説明を行う。図３は、ヘッド・スライダ１２の空気流出端面（トレーリング側端面）１２１近傍におけるその一部構成を示す断面図である。磁気ディスク１１は、図３の左から右に向かって回転する。ヘッド・スライダ１２は、ヘッド素子部１２２とヘッド素子部１２２を支持するスライダ１２３とを備えている。なお、本形態のＴＦＣは垂直磁気記録、水平磁気記録の双方のＨＤＤに適用することができる。

ヘッド素子部１２２は、磁気ディスク１１との間で磁気データを読み書きする。ヘッド素子部１２２は、リード素子３２とそのトレーリング側のライト素子３１とを備えている。ライト素子３１は、ライト・コイル３１１を流れる電流で磁極３１２間に磁界を発生し、磁気データを磁気ディスク１１に記録するインダクティブ素子である。リード素子３２は磁気抵抗型の素子であって、磁気異方性を有する磁気抵抗素子３２ａを備え、磁気ディスク１１からの磁界によって変化するその抵抗値によって磁気ディスク１１に記録されている磁気データを読み出す。

ヘッド素子部１２２は、スライダ１２３を構成するアルチック（AlTiC）基板に、メッキ、スパッタ、研磨などの薄膜形成プロセスを用いて形成される。磁気抵抗素子３２ａは、磁気シールド３３ａ、ｂによって挟まれており、ライト・コイル３１１は絶縁膜３１３で囲まれている。また、ヘッド素子部１２２はライト素子３１とリード素子３２の周囲にアルミナなどの保護膜３４を備え、ヘッド素子部１２２全体はその保護膜３４で保護されている。ライト素子３１およびリード素子３２の近傍には、薄膜で形成された抵抗体によるヒータ１２４が薄膜プロセスを用いて形成されている。本例において、ヒータ１２４は、ヘッド素子部１２２の反磁気ディスク１１側に位置している。パーマロイを使用した薄膜抵抗体を蛇行させ、間隙はアルミナで埋めてヒータ１２４を形成することができる。

ＡＥ１３がヒータ１２４に電流を流すと（電力を供給すると）、ヒータ１２４の熱によってヘッド素子部１２２の近傍が突出変形する。ヒータ１２４への供給パワーを調整することによって、ヘッド素子部１２２と記録面との間のクリアランスを制御することができる。これを、ＴＦＣ（Thermal Fly height Control）と呼ぶ。非加熱時もしくはヒータ・パワーが小さいとき、ヘッド・スライダ１２のＡＢＳ面は、Ｓ１で示される形状であり、ヘッド素子部１２２と磁気ディスクとの間の距離であるクリアランスは、Ｃ１で示されている。

ヒータ１２４加熱時もしくはヒータ・パワーを増加したときにおける突出形状Ｓ２を、図３に破線で模式的に示す。ヘッド素子部１２２が磁気ディスク１１に近づき、このときのクリアランスＣ２は、クリアランスＣ１よりも小さい。なお、図３は概念図であり、寸法関係は正確ではない。例えば、突出面形状Ｓ２はナノメートル・オーダ（数ナノメートル）の突出量である。

上述のように、ＨＤＣ／ＭＰＵ２３がヒータ１２４を制御する。通常動作において、ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は温度検出器１７の検出温度及びリード／ライト処理の各工程に従って、ＡＥ１３のレジスタにヒータ・パワーを表す値をセットする。ＡＥ１３は、セットされた値のヒータ・パワーをヒータ１２４に供給する。通常、温度上昇に従ってヒータ・パワーは減少し、また、書き込み時のヒータ・パワーは読み出し時のヒータ・パワーよりも小さい。

以下において、本形態における磁気ディスク１１の欠陥テストについて詳述する。本形態のＨＤＤ１は、ＴＦＣを利用して磁気ディスク１１の欠陥テストを行う。ＴＦＣによってクリアランスを変化させることで、ＨＤＤ製造のスループットを大きく落とすことなく、異なるテスト条件における欠陥検出テストを行うことができる。具体的には、本形態の磁気ディスクの欠陥検出テストは、一つの記録面において、ＴＦＣによって異なるクリアランスにおけるテストを行う。これによって、記録面上の欠陥をより確実に検出することができる。

本形態のＨＤＤ１は、自ら磁気ディスク１１の欠陥テストを実行する。本明細書において、これをＳＲＳＴ（Self Run Self Test）と呼ぶ。ＨＤＤ１は、その機械的機構と製品として実装される制御回路とを使用してＳＲＳＴを実行する。ＨＤＤ１の製造工程は、まず、エンクロージャ１０内に磁気ディスク１１、ヘッド１２、アクチュエータ１６などの必要な部品を実装して、ヘッド・ディスク・アセンブリ（ＨＤＡ）を製造する。さらに、必要な回路が実装された制御回路基板２０をそのＨＤＡに装着する。ＳＲＳＴは、この製品としてのＨＤＤ１が組み立てられた段階において、ＨＤＤ１が自らの回路及び機構を使用して実行する。

ＳＲＳＴは、磁気ディスク１１の記録面について、いくつかのタイプの欠陥検出テストを行う。本形態においては、本発明の適用に好適な例として、表面解析テスト（Surface Analysis Test：SAT）と呼ばれるテストの例を説明する。概略を説明すると、ＳＡＴは磁気ディスク１１の各データ・トラックにデータを書き込み、さらに書き込んだデータを読み出すことによって記録面上の欠陥を特定する。

本例のＳＡＴは、ＨＤＤ１内の全トラック及び全セクタについて実行する。検出された欠陥セクタは欠陥テーブルに登録される。ＨＤＤ１は、欠陥テーブルに登録されたセクタにはアクセスせず、それら欠陥セクタをスキップする。本形態のＳＲＳＴは、テスト・チャンバ内で行われ、実質的に同一温度及び同一気圧条件に維持されている。典型的には、５０℃程度の高温下、常圧状態においてＳＲＳＴが実行される。

例えば、ＳＡＴは、３つのテストから構成されている。ＨＤＤ１は、シーケンシャルＳＡＴ、ＯＤＤ／ＥＶＥＮ ＳＡＴ及び通常ＳＡＴを実行する。通常ＳＡＴは、製品になったときの通常のデータ・パターンでトラック毎にライト及びリード処理を行うことで、データ・トラックの欠陥を検出する。シーケンシャルＳＡＴは、各データ・トラックに順次データを書き込む。その後、書き込み開始データ・トラックから順次データを読み出す。アクセス順序は、ＯＤ側もしくはＩＤ側のデータ・トラックから順次行う。所定のエラーが発生すると、そのデータ・セクタもしくは一連のデータ・セクタを欠陥セクタとして登録する。ＯＤＤ／ＥＶＥＮ ＳＡＴは、ターゲットのデータ・トラックにデータを書き込んだ後、その両側の隣接データ・トラックにデータを書き込む。ターゲット・トラックからデータを読み出して、ターゲット・トラックの欠陥検出を行う。この処理を各データ・トラックについて順次実行する。

図４（ａ）及び(ｂ）を参照して、ＴＦＣを使用したＳＡＴの好ましい一つの例について説明する。本例のＨＤＤ１は、まず、図４（ａ）に示すように、Ｐ２のヒータ・パワーをヒータ１２４に供給した状態においてＳＡＴを実行する。その後、ＨＤＤ１は、Ｐ１のヒータ・パワーをヒータ１２４に供給した状態においてＳＡＴを実行する。ここでの各ヒータ・パワーは、データを読み出すステップにおける値である。

ＨＤＤ１は、上記通常ＳＡＴ、シーケンシャルＳＡＴ及びＯＤＤ／ＥＶＥＮ ＳＡＴのそれぞれにおいて、異なるヒータ・パワーにおけるテストを実行する。ここで、各種類のＳＡＴにおいて、データ・トラック毎に、ヒータ・パワーＰ２及びヒータ・パワーＰ１におけるテストを実行することが好ましい。つまり、ターゲットとするデータ・トラックのデータ読み出しを、上記二つの異なるヒータ・パワーにおいて連続して実行し、その後、次のターゲット・トラックのテストに移行する。これによって、シーク処理を省略し、テスト時間の短縮を図ることができる。この点は、以下の他の例において同様である。

図４（ａ）及び(ｂ）に示すように、ヒータ・パワーＰ２が、ヒータ・パワーＰ１よりも大きい。本例において、ヒータ・パワーＰ１は、出荷後におけるＨＤＤ１の通常動作におけるヒータ・パワーである。つまり、ＨＤＤ１は、テスト時の温度と同様の温度におけるデータ読み出しにおいて、Ｐ１のヒータ・パワーをヒータ１２４に供給する。図４（ａ）及び(ｂ）の例においては、ヒータ・パワーＰ１及びＰ２において、ヘッド素子部１２２が、スライダ１２３のＡＢＳ面よりも記録面側に突出している。なお、ヘッド素子部１２２がＡＢＳ面よりも後退していてもよい。

ヒータ・パワーＰ２におけるヘッド素子部１２２は、ヒータ・パワーＰ１におけるよりも記録面側に突出し、クリアランスが小さくなっている。このため、ヒータ・パワーＰ２におけるテストは、ヒータ・パワーＰ１におけるテストよりも、突起１１６をより確実に検出することができる。ヘッド・スライダ１２が突起１１６と衝突することによって、記録面上の突起１１６は、いわゆるサーマル・アスペリティ（ＴＡ）として読み出し信号上に現れる。

従って、この欠陥を予めより確実に検出しておくことが重要である。また、突起１１６は、テスト時に小さくてＴＡとして検出されないものであっても、出荷後にはＨＤＤ１内の塵埃（smear）１１７が付着することによって成長し、ＴＡとして現れるものが存在する。上記のようにテスト時において、より高いヒータ・パワーＰ２によってクリアランスを減少させることで、小さい突起をより確実に検出することができる。

次に、図５（ａ）及び(ｂ）を参照して、ＴＦＣを使用したＳＡＴの他の好ましい一つの例について説明する。本例のＨＤＤ１は、まず、図５（ａ）に示すように、Ｐ１のヒータ・パワーをヒータ１２４に供給した状態においてＳＡＴを実行する。このＰ１は、図４を参照して説明した例におけるＰ１と同様である。その後、ＨＤＤ１は、Ｐ３のヒータ・パワーをヒータ１２４に供給した状態においてＳＡＴを実行する。

図５（ａ）及び(ｂ）に示すように、ヒータ・パワーＰ３が、ヒータ・パワーＰ１よりも小さい。ヒータ・パワーＰ３は、好ましくは実質的に０である。図５(ｂ）の例においては、ヒータ・パワーＰ３において、ヘッド素子部１２２はＡＢＳ面よりも後退している。なお、ヒータ・パワーＰ３において、ヘッド素子部１２２はＡＢＳ面よりも突出していてもよい。

磁気ディスク上の欠陥としては、突起１１６のほかに、スクラッチと呼ばれる穴（凹部）１１８の欠陥が存在する。スクラッチ１１８が存在する場合、実効的なクリアランスが増加するため、読み出し信号が小さくなって正確にデータを読み出すことができない、あるいは、書き込みの磁界が小さくなり正確にデータを書き込むことができないなどのエラーが発生する。このため、テスト工程においてスクラッチを確実に検出することが重要である。

本例において、パワー値のより小さいヒータ・パワーＰ３におけるＳＡＴが実行される。ヒータ・パワーＰ３におけるクリアランスは、ヒータ・パワーＰ１におけるクリアランスよりも大きいため、ヘッド素子部１２２が、スクラッチ１１８が存在する領域のデータを正確に読み出すことができない可能性が高い。つまり、ヒータ・パワーＰ３におけるＳＡＴは、より確実に、スクラッチ１１８を検出することができる。

続いて、図６（ａ）及び(ｂ）を参照して、ＴＦＣを使用したＳＡＴの他の好ましい一つの例について説明する。本例のＨＤＤ１は、まず、図６（ａ）に示すように、Ｐ２のヒータ・パワーをヒータ１２４に供給した状態においてＳＡＴを実行する。その後、ＨＤＤ１は、Ｐ３のヒータ・パワーをヒータ１２４に供給した状態においてＳＡＴを実行する。Ｐ２は図４を参照して説明した例におけるＰ２と同様であり、Ｐ３は図５を参照して説明した例におけるＰ３と同様である。従って、ヒータ・パワーＰ２は、ヒータ・パワーＰ３よりも大きい。また、ヒータ・パワーＰ２におけるクリアランスは、ヒータ・パワーＰ３におけるクリアランスよりも小さい。

ヒータ・パワーＰ２は、通常のヒータ・パワーＰ１よりも大きく、クリアランスが小さいため、このヒータ・パワーにおけるテストは、より確実に突起１１６を検出することができる。さらに、ヒータ・パワーＰ３は、通常のヒータ・パワーＰ１よりも小さく、クリアランスが大きいため、このヒータ・パワーにおけるテストは、より確実にスクラッチ１１８を検出することができる。このように、同一条件下の通常動作におけるヒータ・パワーＰ１よりも、大きいヒータ・パワーＰ２及び小さいヒータ・パワーＰ３における欠陥検出テストをそれぞれ行うことで、より確実に記録面上の欠陥を検出することができる。

ここで、ヒータ・パワーＰ２とＰ３とは、ＨＤＤ１の仕様に従って決定することができる。例えば、ＨＤＤの設計仕様において最もクリアランスが大きい状態に対応してヒータ・パワーＰ３を決定し、最もクリアランスが小さい状態に対応してヒータ・パワーＰ２を決定する。仕様下限温度、仕様下限高度において、クリアランスが最も大きい。一方、仕様上限温度、仕様上限高度において、クリアランスが最も小さい。このようにヒータ・パワーを決定することによって、ＨＤＤ１の使用想定範囲において最も厳しい条件でのテストを行うことができ、磁気ディスクの欠陥検出を効果的に行い、出荷後のエラー発生を効果的に抑制することができる。

次に、図７（ａ）、(ｂ）及び（ｃ）を参照して、ＴＦＣを使用したＳＡＴの他の好ましい例について説明する。本例のＳＡＴは、３つの異なるヒータ・パワーを使用してＳＡＴを実行する。さらに、本例のＳＡＴは、突起として検出された欠陥（欠陥候補）の一部を、欠陥候補として予備登録する。ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は、欠陥候補を欠陥テーブルに登録せず、それとは異なる欠陥候補テーブルに登録する。ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は、欠陥候補のセクタをスキップすることなく、通常動作においてデータの格納に使用する。なお、テスト時においては、欠陥候補テーブルはＲＡＭ２４に生成されており、テスト終了後は、磁気ディスク１１の所定領域に記録される。この点は、欠陥テーブルについても同様である。

ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は、出荷後の使用状況下において、例えばアイドル状態にあるときに、登録されている欠陥候補のセクタについてテストを実行する。テストにおいてエラー検出された場合、ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は、そのセクタのデータを他のアドレスのセクタに代替し、さらに、エラー検出されたセクタを欠陥セクタとしてテーブルに登録する。ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は、欠陥として登録されたセクタの代わりに代替セクタにアクセスする。

欠陥候補を予備登録することによって、欠陥として登録するセクタ数あるいはエントリ数を低減することができる。欠陥テーブルに登録することができるエントリ数は限られているため、登録する欠陥を抑えることによって、欠陥テーブルのオーバーフローを避けることができる。

上述のように、特に記録面上の突起１１６はＨＤＤ１の使用時間の増加と共に成長する可能性がある。従って、テスト時には小さい突起を欠陥候補として予め予備登録しておくことが好ましい。また、小さい突起が出荷後の使用時間の経過と共に大きく成長し、実際のリード／ライト処理における致命的な不具合が発生する前に欠陥として登録することが好ましい。

好ましい例において、ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は、欠陥候補のセクタを実際に読み出し、ＴＡが検出されるかを判定する。このとき、ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は、温度検出器１７の検出温度における通常動作時のヒータ・パワーよりも大きなヒータ・パワーをヒータ１２４に供給するように制御することが好ましい。これによって、より確実に、突起１１６が大きく成長して通常動作においてエラーとなる前に、欠陥登録をすることができる。典型的には、ＲＷチャネル２１がＴＡを検出する回路（機能）を有しており、その結果をＨＤＣ／ＭＰＵ２３に通知する。なお、ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は、欠陥候補として登録されているセクタにおいて、エラーが基準回数以上発生した場合、そのセクタを不使用の欠陥セクタとして登録し、上記の代替処理を行うようにしてもよい。

上述のように、ＳＡＴにおいて、突起を検出すると共に、欠陥候補として予備登録する小さい突起を検出することが好ましい。本例は、異なるヒータ・パワーＰ１及びＰ２においてテストを行うことで、小さい突起を検出する。具体的には、図７（ａ）に示すように、ＨＤＤ１は、ヒータ・パワーＰ２においてテストを行う。その後、図７（ｂ）に示すように、ＨＤＤ１はヒータ・パワーＰ１においてテストを行う。ヒータ・パワーＰ１におけるテストは、テスト対象の記録面の全領域について行ってもよいが、好ましくは、ヒータ・パワーＰ２におけるテストにおいて欠陥検出された各領域のみ、あるいはＰ２におけるテストにおいて検出された各領域とその周囲の予め定められたセクタ数及びシリンダ数範囲の領域について行う。

クリアランスは、ヒータ・パワーＰ１におけるテストの方が大きい。従って、ヒータ・パワーＰ１におけるテストは、比較的大きな突起１１９を検出し、小さい突起１１６は検出しない。このため、ヒータ・パワーＰ２におけるテストが検出し、ヒータ・パワーＰ１におけるテストが検出しなかった欠陥は、小さい突起１１６に起因するものであると考えることができる。なお、突起の検出は、上記のようにＲＷチャネル２１のＴＡ検出機能により行うことができる。

そこで、ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は、ヒータ・パワーＰ２におけるテストにおいて検出された欠陥のアドレスをＲＡＭ２４に保存する。その後、ヒータ・パワーＰ２において検出された欠陥についてヒータ・パワーＰ１におけるテストを実行する。ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は、ヒータ・パワーＰ１におけるテストで検出された欠陥を欠陥テーブルに登録する。さらに、ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は、ヒータ・パワーＰ１におけるテストにおいて検出され、ヒータ・パワーＰ２におけるテストで検出されなかった残りの欠陥を欠陥候補テーブルに登録する。

ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は、その後、図７（ｃ）に示すように、ヒータ・パワーＰ３においてテストを行う。ヒータ・パワーＰ３は、ヒータ・パワーＰ１及びＰ２よりも小さく、ヒータ・パワーＰ３におけるテストは、スクラッチ１１８による欠陥を効果的に検出することができる。ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は、ヒータ・パワーＰ３におけるテストで検出した欠陥は、全て欠陥テーブルに登録する。スクラッチ１１８は、突起１１６と異なり、成長するものではないので、ＳＡＴで検出した全ての欠陥を欠陥テーブルに登録することが好ましい。

図４−６を参照して説明したＳＡＴは、大きいヒータ・パワーをヒータ１２４に供給した状態において欠陥検出テストを行い、その後、より小さいヒータ・パワーをヒータ１２４に供給した状態において欠陥検出テストを行う。また、図７を参照して説明したＳＡＴは、最初により大きいＰ１及びＰ２においてテストを行い、その後、より小さいＰ３においてテストを実行する。大きいヒータ・パワーにおけるテストは、突起１１６の検出に適しており、小さいヒータ・パワーにおけるテスト（特にＰ３におけるテスト）は、スクラッチ１１８の検出に適している。好ましい態様において、ＨＤＣ／ＭＰＵ２３、大きいヒータ・パワーにおけるテストが検出した欠陥に基づいて、大きいヒータ・パワーにおけるテストが検査した領域から一部の領域を選択する。そして、その選択したデータ領域について、小さいヒータ・パワーにおけるテストを実行する。これによって、テスト時間を短縮することができる。

スクラッチ１１８は、一般に、磁気ディスク１１の製造工程におけるテクスチャに起因する。テクスチャは、磁気ディスク１１の磁性層において円周方向における磁気異方性を形成するための機械的工程である。具体的には、スパッタ前の磁気ディスク１１の基板を回転し、その回転した状態においてテープで基板をこする。テープは、磁気ディスク１１の半径方向において前後に動く。従って、スクラッチ１１８は、図８に示すように、円周方向についてサイン曲線を形成するように発生する。

図８は、ＴＦＣ機能が実装されていないＨＤＤにおいて、一つの記録面について、ＳＡＴの結果として欠陥テーブルに登録された欠陥の一部を示している。図８において、Ｘ軸はセクタ番号を示し、Ｙ軸はトラック番号（シリンダ番号）を示している。つまり、Ｘ軸方向が円周方向であり、Ｙ軸方向が半径方向に相当する。図８において、黒色のひし形は、テスト結果として欠陥テーブルに登録されたセクタである。白色の円は、テストにおいて検出されずに欠陥テーブルに登録されなかったが、実際の低温における使用状況下においてエラーとなったセクタを示している。

発明者らのこれまでの研究から、図８の例に示すように、テクスチャによるサイン曲線のピーク／バレーにおいて多くの欠陥が検出されると共に、この位置において欠陥が正確に検出されない確率が高いことが知られている。この欠陥はスクラッチであるから、クリアランスが大きい状態におけるテストが、この欠陥をより確実に検出することができる。従って、ヒータ・パワーが小さい状態におけるテストを、この領域を含むように選択した一部の領域において行うことで、欠陥を効果的に検出することができると共に、テスト時間を短縮することができる。

ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は、大きいヒータ・パワーにおけるテストにおいて検出された欠陥に基づいて、小さいヒータ・パワーにおけるテスト対象となるトラック（シリンダ）を選択する。小さいヒータ・パワーにおけるテスト対象となる領域は、大きいヒータ・パワーにおけるテスト対象領域の一部である。大きいヒータ・パワーにおけるテストはスクラッチ１１８を検出することができるが、その検査において一部のスクラッチ１１８が見過ごされやすい。そこで、ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は、大きいヒータ・パワーにおけるテストにおいて検出した欠陥位置から、図８に示したピーク／バレーを含む領域を特定し、その特定した領域において小さいヒータ・パワーにおけるテストを行う。

ピーク／バレーを含むようにテスト対象領域を決定する好ましい方法の一つは、大きいヒータ・パワーにおけるテストにおいて検出された欠陥の密度に従って、選択領域を決定する。例えば、ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は、大きいヒータ・パワーにおけるテストで検出された欠陥を、予め設定されたシリンダ数毎に量子化する。つまり、ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は記録面を所定シリンダ数毎に分轄し、各分割された領域における欠陥の数（密度）を特定する。このように得られた度数分布を参照し、ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は、基準数をこえる欠陥を含む単位領域を特定する。

図９は、図８のグラフに対応したテスト結果データに対して、５００シリンダ毎に欠陥セクタ数を特定し、そこから得られた度数分布を示している。例えば、シリンダ０−４９９の領域に対しては、シリンダ２４９に対する欠陥セクタ数として表している。図９において楕円で囲まれた領域が、図８におけるピーク／バレーに相当する。図９が示すように、所定の数をこえる欠陥を含む領域を選択的にテストすることで、ピーク／バレーを含む領域をテストすることができる。具体的には、ＨＤＤ１の設計段階において適切な基準数を決定し、ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は、その基準数を超える欠陥を含む各単位領域に対して小さいヒータ・パワーにおけるテストを行う。

あるいは、ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は、対応する欠陥数が基準数を超えるシリンダ番号を特定し、そのシリンダ番号の周囲の予め設定された所定領域について、小さいヒータ・パワーにおけるテストを行ってもよい。例えば、シリンダ９９９−１４９９の領域における欠陥セクタ数が基準数を超える場合、ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は、シリンダ１２４９を中心として、上記単位領域と異なる所定範囲について、小さいヒータ・パワーにおけるテストを行ってもよい。

以上、本発明を好ましい実施形態を例として説明したが、本発明が上記の実施形態に限定されるものではない。当業者であれば、上記の実施形態の各要素を、本発明の範囲において容易に変更、追加、変換することが可能である。例えば、本形態の欠陥テストは、ＳＲＳＴに好適であるが、磁気ディスク上の他の欠陥テストに適用することができる。また、ＨＤＤ１の製品としての制御回路を使用せず、テスト専用の制御回路を使用してテストを行ってもよい。テスト専用の制御回路を含む装置が磁気ディスク・ドライブ装置を構成する。

出荷後のＨＤＤ内における欠陥検出テストは、予備登録された欠陥候補に対して行うことが好ましいが、予備登録処理とは独立にこれを行ってもよい。つまり、磁気ディスクの出荷前テストと関わりなく、出荷後にＨＤＤ内でＴＦＣを使用したテストを行ってもよい。上述の例においてＰ１は通常動作におけるヒータ・パワー値であるが、上記各例におけるヒータ・パワーＰ１は、これと異なる値であってもよい。また、欠陥候補として登録する突起の検出は、上記方法と異なる方法を使用してもよい。選択的に検査する領域の決定についても、上記と異なる方法を使用することができる。

本実施形態において、ハードディスク・ドライブの全体構成を模式的に示すブロック図である。 本実施形態において、磁気ディスク上における記録データ・フォーマットを模式的に示す図である。 本実施形態において、クリアランス調整するヒータを備えるヘッド・スライダの構造を模式的に示す断面図である。 本実施形態において、ＴＦＣを使用した表面検査テストの好ましい例を模式的に示す図である。 本実施形態において、ＴＦＣを使用した表面検査テストの他の好ましい例を模式的に示す図である。 本実施形態において、ＴＦＣを使用した表面検査テストの他の好ましい例を模式的に示す図である。 本実施形態において、ＴＦＣを使用した表面検査テストの他の好ましい例を模式的に示す図である。 従来のＴＦＣ機能が実装されていないＨＤＤにおいて、一つの記録面について、ＳＡＴの結果として欠陥テーブルに登録された欠陥の一部を模式的に示している。 図８のグラフに対応したテスト結果データに対して、５００シリンダ毎に欠陥セクタ数を特定し、そこから得られた度数分布を模式的に示している。

符号の説明

１ ハードディスク・ドライブ、１０ エンクロージャ、１１ 磁気ディスク
１２ ヘッド、１３ アーム電子回路、１４ スピンドル・モータ
１５ ボイス・コイル・モータ、１６ アクチュエータ、２０ 回路基板
２１ リード／ライト・チャネル、２２ モータ・ドライバ・ユニット
２３ ＨＤＣ／ＭＰＵ、２４ ＲＡＭ、３１ ライト素子、３２ リード素子
３２ａ 磁気抵抗素子、３３ａ、ｂ シールド、３４ 保護膜、５１ ホスト
１１１ サーボ領域、１１２ データ領域、Ｚ０−Ｚ２ ゾーン
１２１ トレーリング側端面、１２２ ヘッド素子部、１２３ スライダ
１２４ ヒータ、３１１ ライト・コイル、３１２ 磁極、３１３ 絶縁膜

Claims (13)

1. 回転する磁気ディスク上を浮上するスライダと、前記スライダに配置されたヘッド素子部と、前記スライダに配置され、前記ヘッド素子部を熱膨張によって突出させて前記磁気ディスクとの間のクリアランスを調整するヒータと、を有する磁気ディスク・ドライブ装置において、磁気ディスク上の欠陥を検査する方法であって、
   前記ヒータのヒータ・パワー値が第１の値である状態において、前記ヘッド素子部によって前記磁気ディスクの記録面にアクセスし、その記録面の欠陥検査を行い、
   前記ヒータのヒータ・パワー値が前記第１の値と異なる第２の値である状態において、前記ヘッド素子部によって前記記録面にアクセスし、その記録面の欠陥検査を行う、
   方法。
2. 前記第１の値において欠陥検査された領域から選択された一部の領域について、前記第２の値における欠陥検査を行う、
   請求項１に記載の方法。
3. 前記第１の値は前記第２の値よりも大きい、
   請求項２に記載の方法。
4. 前記ヒータのヒータ・パワー値が第１の値である状態における検査において検出された欠陥の少なくとも一部を、欠陥候補として予備登録する、
   請求項３に記載の方法。
5. 前記第１の値における欠陥検査結果に基づいて前記一部の領域を選択する、
   請求項２に記載の方法。
6. 前記第１の値における欠陥検査において検出された欠陥の密度に基づいて前記一部の領域を選択する、
   請求項２に記載の方法。
7. 前記第１の値は、同一温度における前記磁気ディスク・ドライブ装置の通常動作のヒータ・パワー値よりも大きく、
   前記第２の値は、同一温度における前記磁気ディスク・ドライブ装置の通常動作のヒータ・パワー値よりも小さい、
   請求項１に記載の方法。
8. 磁気ディスクの欠陥を検査する装置であって、
   回転する磁気ディスク上を浮上するスライダと、
   前記スライダに配置されたヘッド素子部と、
   前記スライダに配置され、前記ヘッド素子部を熱膨張によって突出させて前記ディスクとの間のクリアランスを調整するヒータと、
   前記ヒータのヒータ・パワーが第１の値である状態において、前記ヘッド素子部を使用して前記磁気ディスクの記録面へアクセスして前記磁気ディスクの欠陥検査を行い、さらに、前記ヒータのヒータ・パワーが前記第１の値と異なる第２の値である状態において、前記ヘッド素子部を使用して前記記録面へアクセスして前記磁気ディスクの欠陥検査を行う、コントローラと、
   を備える装置。
9. 前記コントローラは、前記第１の値において欠陥検査された領域から選択された一部の領域について、前記第２の値における欠陥検査を行う、
   請求項８に記載の装置。
10. 前記第１の値は前記第２の値よりも大きい、
    請求項９に記載の装置。
11. 回転する磁気ディスク上を浮上するスライダと、
    前記スライダに配置されたヘッド素子部と、
    前記スライダに配置され、前記ヘッド素子部を熱膨張によって突出させて前記ディスクとの間のクリアランスを調整するヒータと、
    前記ヒータのヒータ・パワー値が通常動作におけるヒータ・パワー値とは異なる状態において、前記ヘッド素子部を使用して前記磁気ディスクへアクセスして前記磁気ディスクの欠陥検査を行う、コントローラと、
    を備える磁気ディスク・ドライブ装置。
12. 前記欠陥検査におけるヒータ・パワー値は、通常動作におけるヒータ・パワー値よりも小さい、
    請求項１１に記載の磁気ディスク・ドライブ装置。
13. 前記コントローラは、欠陥候補として予め予備登録されているセクタに対して前記欠陥検査を行う、
    請求項１１に記載の磁気ディスク・ドライブ装置。

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