KR100581487B1 - 함몰부, 융기된 형상, 또는 함몰부와 융기된 형상을 포함하는 저장 디스크 - Google Patents

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KR100581487B1
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존 할록 제르만
칼 에이. 벨세르
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    • G11B5/6088—Optical waveguide in or on flying head

Abstract

데이터 저장 디스크는 다양한 물질(630)로 충진 및/또는 연마될 수 있는 함몰부(215) 또는 융기된 형상을 포함한다.

Description

함몰부, 융기된 형상, 또는 함몰부와 융기된 형상을 포함하는 저장 디스크 {STORAGE DISK COMPRISING DEPRESSIONS AND/OR RAISED FEATURES}
본 발명은 일반적으로 저장 매체에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 함몰부, 융기된 형상, 또는 함몰부와 융기된 형상을 사용하는 저장 매체에 관한 것이다.
회전 저장 매체상에 데이터를 저장하는 것은 매체를 사용하여 데이터가 정확하게 액세스될 수 있도록 위치 감지 정보가 매체 표면의 일부 상에 포함될 것을 요구한다. 종래 장치들은 전통적으로 이러한 위치 감지 정보를 인코딩하고 저장하기 위하여 상이한 방법들을 사용해왔다.
종래의 윈체스터 자성 저장 시스템은 이러한 목적을 위하여 박막 매체 표면내에 저장되는 자성 신호를 사용한다. 위치 감지 신호는 일반적으로 서보 기입(servo writing)으로 알려진 프로세스에서 그 표면상에 데이터를 기입하기 위해 사용된 동일한 시스템에 의해 기록된다. 위치 감지 신호는 트랙 식별 및 위치를 제공하는 외부 서보 라이터에 의해 매체 상에 기록되며, 이것은 이어서 기입 및 독출 과정 동안 이러한 동작 동안에 플라잉 헤드를 정확하게 위치 설정하는 데에 사용된다. 일반적으로 데이터는 동심의 일련의 트랙내에 정렬되며, 각 트랙은 다수의 섹터로 이루어지고, 이들 각각의 섹터는 이진 데이터의 여러 비트를 포함한다. 위치 감지 정보가 저장 매체의 한 디스크 상의 각 기록 표면상에 동시에 기록되기 때문에, 서보 기입 프로세스를 완료하기 위하여 요구된 시간은 디스크, 섹터 및 트랙의 총 개수가 증가함에 따라 증가한다.
예를 들어 CD등과 같은 광학 디스크를 사용하는 광학 데이터 저장 시스템에 있어서, 디스크에서 반사된 빛으로부터 얻어진 회절 정보가 위치 감지 정보를 제공하기 위해 사용될 수 있다.
다른 광학 데이터 저장 시스템에서는 엠보싱 프로세스가 사용될 수 있다. 여기에서, 서보 섹터 정보는 광학적 리소그래픽 시스템을 사용하여 기입될 수 있다. 일련의 피트(pit)가 금속 몰드의 표면 상에 형성 및 복제될 수 있다. 이러한 패턴의 정확한 카피를 가지는 다수의 플라스틱 디스크는 몰딩 프로세스에 의해 형성될 수 있다. 몰딩 동작이 빠르고 저가이기 때문에 완전한 서보 정보가 이러한 저렴한 프로세스를 사용하여 전체 디스크 표면상에 제공되며, 이는 디스크상에 개별적인 섹터 정보의 기입을 불필요하게 한다.
이같은 광학 시스템에서 피트는 그들의 의도된 용도로 정확하게 수행하기 위하여 일반적으로 매우 촘촘한 수치의 공차를 가질 것이 요구된다. 예를 들어, 피트의 깊이는 사용된 광의 파장의 특정 부분, 예를 들어, 650nm 광의 1/4 파장으로 제어되어야 한다. 관찰된 서보 신호는 피트에서 반사된 빛들 사이에서 발생한 유해한 간섭에 의해 야기될 수 있으며, 피트 깊이의 변화는 반사된 광학 신호의 크기의 변화를 야기한다. 간섭이 신호를 발생시키는 데에 사용되기 때문에, 스팟 크기에 있어서의 현저한 측방향 변화는 인접한 피치 가장자리가 효과적으로 오버랩되게 하며, 이것은 서보 신호의 크기를 감소시키고 모양을 왜곡시킨다. 따라서, 피트에서의 오염원의 누적은 반사된 신호의 크기를 감소시키는 역할을 한다. 또한 피트의 존재는 디스크의 매끄러움을 감소시키고 따라서, 매체 표면의 표면 근처를 비행하도록 의도된 헤드에 대해서는 헤드 비행력 문제를 야기한다.
광학 장치가 자기 디스크상에 데이터의 열적으로 보조된 기록 및 독출을 제공하기 위하여 빛을 전달하는 데에 사용되도록, 자성 및 광학적 기술이 조합된다. 이러한 타입의 자성-광학 시스템에 있어서, 피트는 또한 상술한 방법으로 서보 트랙킹을 위해 제공된다. 그러나, 저장 디스크에 빛을 적용하는 것은 저장 디스크내에서 바람직하지 않은 열 효과를 야기할 수 있다.
이에 따라, 종래 기술의 자성- 저장 드라이브에서 피트의 원하지 않은 효과 및 열을 감소시키는 역할을 하는 방법 및 장치가 요구된다.
발명의 요약
본 발명은 데이터 디스크 드라이브의 저장 용량의 증가를 제공함과 동시에 광학적 경로의 광학장치, 전자장치 및/또는 관련된 기입/독출 헤드의 질량 및 복잡성을 감소시킨다. 시스템은 데이터 디스크를 서보 트랙킹하는 데에 그리고, 데이터를 기입 및 독출하는 동안 데이터 디스크를 가열하는 데에 광학 엘리먼트에 의해 전달된 빛을 사용하며, 실제 기입 및 독출을 위해 개별적인 자성의 엘리먼트를 사용한다.
데이터 저장 디스크는 함몰된 형상 및/또는 융기된 형상을 포함할 수 있으며, 이것은 다양한 기술에 의해 충진 및/또는 연마될 수 있다. 이러한 방식으로, 매끄러운 표면이 데이터 디스크 표면에 매우 근접한 비행 조건으로 공기역학적으로 유지되는 기입 및 독출 헤드에 제공된다. 매끄러운 표면을 제공함으로써, 오염원의 누적이 감소되거나 제거될 수 있다. 충진 물질은 반사적이게 형성되며, 이에 따라 함몰부 및/또는 융기된 형상으로부터 반사된 광학 신호에 증가된 진폭이 제공될 수 있다. 함몰부 및/또는 융기된 형상을 충진시키기 위해 사용된 물질로부터의 빛 반사는 섹터 인식 및 트랙 추적(track following)을 위해 사용될 수 있다. 부가적으로, 함몰부 및/또는 융기된 형상은 그들이 배치되는 데이터 디스크의 반경에 비례하는 반사 영역을 제공하도록 형성될 수 있다. 결과적으로 반사된 광학 신호의 주파수 특성(frequency content) 및 진폭 변화는 데이터 디스크의 반경에 대하여 최소화될 수 있다.
본 발명에 있어서, 데이터 저장 디스크는 추가로 포함된다. 채널 및/또는 메사는 데이터 디스크에 적용된 빛의 열적 효과를 열적으로 채널링 및 안내하는 데에 사용될 수 있으며, 이에 따라 데이터 트랙을 따라 데이터를 저장하는 데에 사용된 데이터 도메인 마크의 모양은 교차하는 트랙 방향으로 한정되고 바람직한 사각형 또는 정사각형 형상을 보다 정확하게 매칭시키도록 한정될 수 있다. 저장 밀도 및 SNR은 결과적으로 증가된다. 채널 및/또는 메사는 충진 물질로 충진될 수도 있다.
본 발명은 함몰부 또는 융기된 형상에 대한 마스터 패턴의 형성을 포함하고 디스크 기판상으로 상기 패턴의 후속적인 전달을 포함한다. 상기 기판 상부에, 적어도 하나의 희생 층이 상대적 경질인 층의 꼭대기에 제공된다. 희생층은 에칭하기에, 또는 그렇지 않은 경우에 제어된 평면 스텝으로 제거하기에 상대적으로 용이한 층을 의미한다. 경질의 층은 상대적으로 연마 또는 에칭 저항적인 층을 의미한다. 데이터 저장층은 이러한 경질 층으로서 사용될 수 있다.
예를 들어, 자성-광학적 설계에 있어서, 기록 스택이 실리콘 질화물 및 이산화물 상부 측에 제공되며, 실리콘 이산화물 층은 실리콘 질화물 층의 경질 층이 프로세스의 종료시까지 남아 있음을 보장하기 위한 희생층으로의 역할을 한다. 다른 대안으로, 알루미늄 또는 알루미늄 합금의 층이 증착될 수 있으며, 알루미늄 플러그는 함몰부, 또는 실리콘 이산화물, 실리콘 질화물 또는 유전체 층과 유사물질로 이루어진 인접한 층 중 어느것 보다도 높은 레벨로 (엠보싱된 서보 정보에 의해 형성된) 융기된 형상을 충진시킨다. 알루미늄의 연마 비율은 실리콘 이산화물의 연마비율보다 매우 빠르기 때문에, 알루미늄은 에칭되거나 그렇지 않은 경우에 실리콘 이산화물을 가진 실리콘 평면의 레벨과 동일한 또는 약간 낮은 레벨로까지 제거될 수 있으며, 실리콘 이산화물 층은 약간의 작은 레벨의 과도 연마를 허용한다. 따라서, 실리콘 질화물 층은 바람직하게 보호되며; 실리콘 이산화물은 부분적으로 존재하며, 부분적으로 제거되어; 피트를 충진하는 알루미늄 금속은 실리콘 이산화물의 편평한 상부 표면과 실질적으로 동일한 레벨까지만 융기한다.
대안적인 충진 물질은 적절한 선택적 제거 프로세스가 충분한 선택성을 가지고 유용한 한 유사한 프로세스에서 사용될 수 있다. 이러한 예에 있어서, 알루미늄은 희생층으로서 역할을 하며; 실리콘 후면은 경질 층으로 효과적으로 사용되어 더 느리게 제거된다. 대안적인 실시예에 있어서, 실리콘 이산화물 층이 제거되는데, 실리콘 이산화물 층은 경질 층이 된다. 통상적인 자기 기록 디스크에 있어서, 함몰부 또는 융기된 형상은 비자성 물질, 예를 들어, 알루미늄, 글래스나 폴리아미드와 같은 폴리머, 또는 높거나 낮은 투자율, 보자력(coercivity) 또는 자화율 및 연마된 매끄러움을 갖는 자성 물질로 충진될 수 있다. 이같은 충진 물질은 자기 기록 디스크의 기본적인 경질의 물질에 대한 제거가능한 선택성에 기초하여 선택된다.
본 발명은 저장 디스크를 포함하며, 상기 저장 디스크는 상부 표면 및 바닥 표면으로 구성된 기판을 구비하며, 상기 상부 및 바닥 표면은 융기된 표면 부분과 함몰된 표면 부분에 의해 한정되고, 상부 표면의 융기된 표면 부분과 바닥 표면의 융기된 표면 부분은 서로에 대해 평행하게 평면을 따라 배열되며, 함몰된 표면은 평면들 사이에 배치되며; 상부 표면 및 바닥 표면으로 구성된 적어도 하나의 층을 이루는 제 1 물질을 구비하며, 적어도 하나의 층을 이루는 제 1 물질의 바닥 표면은 상기 융기된 표면 부분 및 함몰된 표면 부분의 상부에 배치되고, 적어도 하나의 층을 이루는 제 1 물질의 상부 표면은 융기된 표면 부분과 함몰된 표면 부분의 상부에서 연장되도록 배치되며; 상부 표면 및 바닥 표면으로 구성된 층을 이루는 제 2 물질을 구비하며, 층을 이루는 제 2 물질의 바닥 표면은 적어도 하나의 층을 이루는 제 1 물질의 상부 표면 및 함몰된 표면 부분의 상부에 배치되며, 층을 이루는 제 2 물질의 상부 표면은 융기된 표면 부분 및 함몰된 표면 부분의 상부에 배치되며; 상부 표면 및 바닥 표면으로 구성된 층을 이루는 제 3 물질을 구비하며, 층을 이루는 제 3 물질의 바닥 표면은 층을 이루는 제 2 물질의 상부 표면 및 함몰된 표면 부분 상부에 배치되고, 층을 이루는 제 3 물질의 상부 표면은 층을 이루는 제 2 물질의 상부 표면과 같은 레벨로 배치된다. 상기 층을 이루는 제 3 물질은 금속 물질, 폴리머 물질 또는 투명한 물질로 이루어진다. 본 발명에 있어서, 저장 디스크는 바람직하게 최상위 표면 및 최하위 바닥 표면을 포함하며, 여기에서 최상위 표면 및 최하위 표면은 전체 표면 전반에 걸쳐 실질적으로 편평하다. 적어도 하나의 층을 이루는 제 1 물질은 저장 층 및 독출 층을 형성할 수 있다. 상기 적어도 하나의 층을 이루는 제 1 물질은 자성 물질을 포함할 수 있다. 상기 융기된 표면 부분 및 함몰된 표면 부분은 서보 패턴을 포함할 수 있다. 저장 디스크는 다수의 데이터 트랙을 포함하며, 여기에서 융기된 형상은 메사 및 채널을 포함하며, 메사 또는 채널은 다수의 데이터 트랙 사이에 배치된다.
본 발명은 디스크 드라이브를 포함하며, 상기 디스크 드라이브는 융기된 형상 및 함몰된 형상으로 이루어진 디스크 기판을 구비하며, 융기된 형상은 최상위 레벨을 형성하며; 충진 물질을 구비하며, 상기 충진 물질은 융기된 형상의 최상위 레벨과 실질적으로 동일한 레벨로 함몰된 형상 내에 배치된다. 디스크 드라이브는 또한 빛 소오스를 포함하며, 여기에서 빛은 기판으로부터의 빛의 반사에 기초한 디스크 기판과 소오스 사이의 광학 경로를 따르게 된다. 융기된 그리고 함몰된 형상은 서보 패턴을 형성하며, 여기에서 빛은 서보 패턴으로부터 반사된다. 디스크 드라이브는 또한 저장 층 및 빛의 소오스를 포함하며, 여기에서 빛은 소오스 및 디스크 기판 사이의 광학 경로를 따라 안내되어 저장 층을 가열한다.
본 발명은 저장 디스크를 포함하며, 상기 저장 디스크는 디스크 기판을 포함하며, 디스크 기판은 다수의 서보 형상을 포함하는 표면을 포함하며, 상기 서보 형상은 서보 형상이 배치되는 디스크 기판의 반경에 비례하는 수치를 가진다.
융기 및 함몰된 형상을 포함하는 저장 디스크 기판을 이용하는 방법은; 융기 및 함몰된 형상을 포함하도록 상기 기판을 형성하는 단계; 상기 함몰된 형상이 에칭 정지 표면과 동일하거나 그 상부에까지 충진되는 충분한 깊이까지 에칭 정지 표면 상부에 충진 물질을 증착하는 단계; 상기 충진 물질 및 상기 에칭 정지 표면으로 이루어진 실질적으로 편평한 표면이 남도록 하기 위하여 상기 에칭 정지 표면을 거의 또는 전혀 제거하지 않게 상기 에칭 정지 표면 상부의 상기 충진 물질을 차등적으로 제거하는 단계를 포함한다.
상기 단계는 충진 물질층을 증착하기에 앞서 에칭 정지 표면 상에 희생층을 증착하는 단계를 더 포함하며; 여기에서 에칭 단계는 에칭 정지 표면과 충진 물질로 이루어진 실질적으로 편평한 표면이 남도록 상기 충진 및 희생층을 실질적으로 에칭한다. 상기 에칭 정지층은 실리콘 질화물를 포함하며, 희생층은 실리콘 이산화물을 포함한다.
본 발명은 저장 디스크를 포함하며, 상기 저장 디스크는 융기된 형상 및 함몰된 형상을 가지는 표면으로 이루어진 디스크 기판을 구비하며, 상기 융기된 형상은 최상위 레벨을 가지며; 융기된 형상의 최상위 레벨과 실질적으로 동일한 레벨로 상기 함몰된 형상을 레벨링하기 위한 디스크 기판 레벨링 수단을 구비한다.
본 발명의 다른 특징 및 장점은 다음의 발명에 관한 상세한 설명에서 기술 분야의 당업자에게 명백하여질 것이다. 본 발명은 본 출원 또는 이 등가물에 개시된 특정 실시예에 한정되는 것이 아니며, 현재 공지되었거나 공지되지 않은 여러 방법으로 사용될 수 있다.
도 1은 기본 엘리먼트의 데이터 저장 시스템을 도시한다.
도 2a는 본 발명의 디스크를 상세히 도시한다.
도 2b는 일반적인 서보 섹터를 도시한다.
도 2c는 본 발명의 저장 및 독출층에 대한 도면을 도시한다.
도 3은 대표적인 광학 경로를 도시하는 블록도이다.
도 4a 내지 도 4n은 본 발명의 헤드를 도시한다.
도 5는 본 발명의 저장 및 독출층을 도시한다.
도 6a 내지 도 6d는 서보 패턴 형성을 위한 단계를 도시한다
도 7a 및 도 7b는 서보 패턴으로부터의 신호를 도시한다.
도 8a는 융기된 형상 및 함몰된 형상을 가지는 기판을 도시한다.
도 8b 내지 도 8e는 어떠한 채널도 포함하지 않은 매체 및 채널을 포함하는 매체로의 외향 레이저 빔의 인가로부터 유래한 열 확산에 대한 시뮬레이션 및 채널을 도시한다.
도 9a 내지 도 9e는 메사 및 융기된 형상을 포함한 디스크의 형성과정을 도시한다.
도 9f 내지 도 9i는 메사를 가지는 디스크 및 어떠한 메사도 가지지 않는 디스크에서의 온도 프로파일을 도시한다.
본 발명은 광학 경로 광학 장치, 전자 장치 및/또는 관련된 독출/기입 헤드의 질량 및 복잡성을 감소시키는 한편 데이터 디스크 드라이브의 저장 용량을 증대를 제공한다. 시스템은 데이터 디스크를 서보 트랙킹하기 위하여 그리고 데이터를 기입 및 독출하는 동안에 데이터 디스크를 가열하기 위하여 광학 엘리먼트에 의해 전달되는 빛을 사용하며, 실제 기입 및 독출을 위하여 유도성 및 자성 엘리먼트를 사용한다.
데이터 저장 디스크는 함몰부 및/또는 융기된 형상을 포함하며, 이러한 형상은 다양한 물질로 충진 및/또는 연마될 수 있다. 이러한 방식으로, 데이터 디스크 표면에 매우 근접한 비행 조건으로 공기역학적으로 유지되는 기입/독출 헤드에 매끄러운 표면이 제공된다. 매끄러운 표면을 제공함으로써, 오염원의 누적이 감소되거나 제거된다. 충진 물질은 함몰부 및/또는 융기된 형상으로부터 반사된 광학 신호에 큰 진폭을 제공할 수 있도록 반사적이게 형성될 수 있다. 함몰부 및/또는 융기된 형상을 충진시키기 위해 사용된 물질로부터의 빛 반사는 섹터 식별 및 트랙 추적을 위해 사용될 수 있다. 추가적으로, 함몰부 및/또는 융기된 형상은 그들이 위치되는 데이터 디스크의 반경에 비례하는 반사 영역을 제공하도록 형성될 수 있다. 결과적으로 반사된 광학 신호의 주파수 특성 및/또는 진폭 변화는 데이터 디스크의 반경에 대하여 최소화될 수 있다.
본 발명에 있어서, 데이터 저장 디스크는 채널 세트 또는 데이터 저장 디스크를 포함하는 데이터 트랙 사이에 배치된 메사를 더 포함할 수 있다. 채널 및/또는 메사는, 데이터 트랙을 따라 데이터를 저장하기 위해 사용된 데이터 도메인 마크의 모양이 교차하는 트랙 방향으로 한정되고 바람직한 사각형 또는 정방형 형상을 보다 정확하게 매칭시키도록 한정될 수 있도록, 데이터 디스크에 적용된 빛의 열적 효과를 열적으로 채널링하고 안내하기 위하여 사용될 수 있다. 저장 용량 및 SNR은 결과적으로 증가된다. 채널 및/또는 메사는 충진 물질로 충진될 수도 있다.
본 발명은 본 명세서에 개시된 특정 실시예 및 등가적인 실시예에 한정되지 않으며, 공지되거나 공지되지 않은 여러 방법으로 사용될 수도 있다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일부를 구현하는 데이터 저장 시스템의 기본 엘리먼트가 도시된다. 도 1은 액튜에이터 어셈블리(120)를 포함하는 저장 시스템(100)을 도시하며, 상기 액튜에이터 어셈블리는 적어도 하나의 회전 데이터 저장 디스크(107)상의 다수의 방사상으로 공간 이격된 동심원적인 원형의 데이터 트랙으로 그리고 그로부터 데이터를 기입 및 독출하기 위한 플라잉 기입/독출 헤드(106)를 이동시킨다.
도 2a를 참조하면, 본 발명의 디스크가 더욱 상세히 도시되었다. 본 발명의 실시예를 설명하기 위한 목적으로, 디스크(107)의 특정 데이터 구조가 개시되었다.
디스크(107)는 중심으로부터 인접하여 외향으로 연장하는, 다수의 균일하게 그리고 원주방향으로 공간 이격된 웨지 형상의 서보 섹터(212)들로 원주방향으로 분할된다.
해당하는 다수의 웨지 형상 및 공간 이격된 데이터 섹터(216)는 각 쌍의 서보 섹터에 서로 인접하여 그리고 서로 사이에서 원주방향으로 삽입된다. 데이터 섹터(216)는 디스크(107) 상에 정보를 저장하기 위해 사용된 자기 도메인(281)으로 이루어진 다수의 데이터 비트(마크)를 포함한다. 상기 자기 데이터 도메인(281) 마크는 데이터 트랙(103)을 따라 일정한 선형의 일정한 간격으로 분리된다. 데이터 트랙(103)은 공칭 일정한 방사상 데이터 트랙 피치(Tp)로 방사상으로 이격된다.
도 1 내지 도 4a - 도 4f를 참조하면, 본 발명의 데이터 저장 시스템이 설명된다. 도 1 내지 도 4a에서 도 4f는 일례의 저장 시스템(100)의 일반적인 구조를 도시하기 위하여 제공되었으며, 상기 시스템은 서보 섹터(212)를 독출하기 위한 광학 엘리먼트 뿐만 아니라, 데이터 섹터(216)로 그리고 그로부터 데이터를 기입 및 독출하기 위한 광학적, 유도성 및 자성 엘리먼트를 포함한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 시스템(100)은 이중의 측면을 가지는 디스크(107)의 세트를 사용하기 위해 적용된 플라잉 헤드(106)의 세트를 포함한다. 하나의 플라잉 헤드(106)는 디스크의 각 표면(107) 각각에 제공된다. 헤드(106)는 회전 액튜에이터 자석 및 코일 어셈블리(120)에 서스펜션(130)과 액튜에이터 아암(105)에 의해 결합되며, 이에 의해 그들은 디스크(107)의 표면 상에 위치된다. 동작에 있어서, 디스크(107)는 플라잉 헤드(106)와 회전 디스크(107) 사이에서 공기 역학적인 양력(lift force)을 형성하도록 스핀들 모터에 의해 회전된다. 공기 역학적 힘은 각 디스크(107)의 표면 상부에서의 비행 조건으로 각각의 플라잉 헤드(106)를 유지한다. 상기 양력은 서스펜션(130)에 의해 제공되는 동일한 스프링 힘과 상반된 스프링 힘에 의해 대치된다. 동작하지 않는 동안, 각각의 플라잉 헤드(106)는 디스크(107)의 표면으로부터 이격된 저장 조건에서 움직임 없이, 일반적으로 디스크(107)의 표면으로부터 이격된 램프(ramp)(도시되지 않음)상에 유지된다.
시스템(100)은 레이저 광학 어셈블리(101), 광학 스위치(104) 및 광섬유 세트(102)를 더 포함한다. 각각의 광섬유 세트(102)는 액튜에이터 아암(105) 세트 및 서스펜션(130) 세트 중 각각의 하나를 따라 플라잉 헤드(106) 세트 중 각각의 하나에 결합된다.
레이저 광학 어셈블리(101)는 기술 분야에 잘 공지된 타입의 다이오드 레이저 소오스(131)를 포함한다. 레이저 광학 어셈블리(101)는 레이저 소오스(131)에서 광학 스위치(104)로 외향 레이저 빔(191)을 안내한다. 레이저 광학 어셈블리(101)는 반사된 레이저 빔(192)을 수신하고 신호(149)로서 출력하기 위하여 신호를 프로세스한다.
도 3을 참조하면, 시스템(100)의 대표적인 광학 경로를 더욱 상세히 도시한다. 바람직한 실시예에 있어서, 대표적인 광학 경로는; 광 섬유 세트(102) 중 하나 및 플라잉 헤드(106) 세트 중 하나를 포함한다. 광학 스위치(104)는 각각의 광섬유(102)의 각 종단부를 향하도록 외향 레이저 빔(191)을 안내하기 위한 충분한 선택도를 제공한다. 외향 레이저 빔(191)은 플라잉 헤드(106)를 통해 각 디스크(107) 상에 이르도록 하기 위하여 광섬유(102)에 의해 각각의 종단부를 빠져나가도록 지향된다.
상술한 광학 경로는 자연적으로 양방향성이다. 이에 따라, 반사된 레이저 빔(192)은 플라잉 헤드(106)를 통해 광섬유(102)의 종단부를 향하게 된다. 반사된 레이저 빔(192)은 광섬유(102)를 따라 전파되어, 자신의 가까운 근처 단부에서 출력되며, 서보 섹터(212)에 내장된 서보 정보를 나타내는 신호로의 후속적인 변환을 위한 레이저-광학 어셈블리(101)로 전송하도록 광학 스위치(104)에 의해 선택적으로 라우팅된다.
도 2b를 참조하면, 특정한 서보 섹터가 도시되었다. 도 2b에 있어서, 특정 서보 섹터(212)가 확대되어 도시되었다. 다음의 설명은, 서보 섹터(212)를 구성하는 정보를 선택적으로 액세스하기 위하여 외향 레이저 빔(191)을 제공하는 이유를 간략하게 요약한다. 서보 섹터(212)는 디스크(107)의 데이터 섹터(216)내의 데이터로의 액세스를 가능케 하는 좌표 기준 시스템(coordinate reference system)을 포함하는 엔코딩된 서보 정보로 구성된다. 바람직한 실시예에 있어서, 각 서보 섹터(212)에 이르는 데이터 트랙은 세 종류의 엔코딩된 정보; 서보 타이밍 마크(STM)(217), 데이터 트랙 어드레스 마크(232) 및 미세 원주 위치 에러 신호(PES) 서보 버스트 마크(252)를 포함한다. 아래의 설명에서와 같이, 서보 섹터(212)는 디스크(107)로 이루어진 기판(245) 또는 그렇지 않은 경우에 함몰부 또는 융기된 형상으로 이루어지도록 형성된 기판의 표면 상에 엠보싱될 수 있다. 디스크를 엠보싱 및/또는 몰딩하는 것은 제작 및 비용적 장점을 제공하는 것으로 이해된다. 디스크를 성형하는 물질의 타입은 기술 분야에 알려진 여러 간행된 문서에서 언급 및 설명되었다.
일 실시예에 있어서, 서보 정보는 융기된 형상 및 함몰된 형상의 조합으로 이루어지며, 대표적인 함몰된 형상은 피트(215)로 언급된다. 다른 실시예에서 피트(215)에 의해 제공된 기능은 융기된 형상에 의해서 제공될 수 있다는 것이 이해된다. 게다가, 피트(215)는 다른 형상 예를 들어 원형 또는 유사한 형상으로 구성될 수 있다는 것이 이해된다. 바람직한 실시예에 있어서, 피트(215)는 다수의 마스터 트랙(210m, 210m+1, 210m+2....)중 소정의 하나를 따라 기입된다. 상기 마스터 트랙은 동심원적으로 배치되어 중심이 정해지며, 트랙 피치(Tp/2)만큼 동일하게 이격되어 분리되며, 여기에서 데이터 트랙(103)은 다수의 마스터 트랙 중 교대하는 것들을 포함한다.
서보 타이밍 마크는, 외부 직경에서 내부 직경까지 그리고 연속적인 방사상 라인을 형성하도록 마스터 트랙(210m, 210m+1, 210m+2...) 중 소정 하나에 기입된 제 1 패턴의 피트(215)로 이루어진다. 디스크 드라이브(100)의 디스크 드라이브 제어 시스템(DDCS)은 제 1 패턴이 검출된 매 순간에 서보 섹터(212)의 시작을 마킹하는 것으로 제 1 패턴을 인식하도록 구성될 수 있다.
바람직한 실시예에 있어서, 데이터 트랙 어드레스 마크(232)는 개별적인 피트(215)들의 제 2 패턴을 포함한다. 제 2 패턴은 DDCS에 의해 디코딩되며, 특정 데이터 트랙(103)의 인식을 위한 어드레스 포인터로서 사용된다.
바람직한 실시예에 있어서, 위치 에러 마크(252)는 개별적인 피트(215)들의 제 3 패턴을 포함한다. 제 3 패턴은 4개의 동심원적으로 배치된 세그먼트(211, 212, 213, 214)로 이루어진다. 상기 제 3 패턴은 기술 분야에 잘 공지된 트랙 탐색 및 트랙 추적 동안에 특정 데이터 트랙 상부에서 기입/독출 헤드(106)의 위치 조정을 수행하기 위한 위치 에러 신호를 유지하기 위하여 사용된다.
각각의 피트(215)는 제어되는 3가지 치수; 방사상 피트 폭(erpw), 원주상 피트 폭(ecpw) 및 피트 깊이(epd)에 의해 특징지워진다. 피트 위치의 제어 및 균일도 및 치수는 DDCS가 사용자 기록된 데이터의 가변성을 적절한 제어 알고리즘으로 보상하기 위한 기본을 설정한다.
본 발명의 서보 섹터(212)는 자동 이득 제어(AGC) 필드를 사용하거나 사용하지 않을 수 있다. 바람직하게, AGC 필드는 서보 섹터의 크기를 최소화하기 위해 또는 데이터 섹터(216)의 데이터 저장 용량을 등가적으로 증가시키기 위해 사용되지 않는다.
종래 기술에 있어서, 회절 정보는 디스크의 특정 데이터 트랙 상부에 헤드위치를 유지하기 위하여 사용될 수 있다. 그러나, 광섬유를 사용하는 시스템에 있어서, 회절 정보는 광섬유의 광학적 특성에 의해 바람직하지 않게 열화될 수 있다. 대신에 본 발명은 피트(215)로부터의 반사 정보를 사용한다. 피트(215)는 반사된 레이저 빔(192)과 유해하게 간섭하여, 빔의 진폭이 디스크(107)로부터 반사된 빛에 비례하여 변화한다. 진폭의 변화는 반사된 레이저 빔(192)에 실리게 되며, 신호(149)로서 출력을 위한 레이저 광학 어셈블리(100) 상의 공지된 광학적 및 전기적 감지 기술에 의해 합쳐진다. 신호(149)는 헤드(106)의 위치를 디스크(107) 상부에 유지하기 위한 위치 에러 신호(PES)로서 사용된다. 물론 광섬유를 사용하지 않는 시스템에서 데이터 디스크로부터의 회절 정보는 서보 트랙킹을 위해 사용되며 이에 따라 본 발명은 피트(215)에 한정되는 것이 아니라 대신에 다른 트랙킹 특징, 예를 들어 채널등과 같은 것으로부터의 회절 정보의 사용을 포함한다는 것이 물론 이해된다.
도 4a 내지 도 4n을 참조하면, 본 발명의 헤드에 관한 다양한 도면이 도시된다. 도 4a 내지 도 4g에서 플라잉 헤드(106)는 디스크 세트(107) 중 하나의 기록/저장 층의 상부에서의 사용을 위해 도시된다. 플라잉 헤드(106)는; 슬라이더 몸체(444), 에어 베어링 표면(447), 반사 기판(400) 및 대물렌즈(objective optics)(446)를 포함한다. 상기 슬라이더 몸체(444)는 대물 렌즈(446), 광섬유(102) 및 반사 기판(400) 사이의 작동 거리(working distance)를 수용하도록 치수가 설정된다. 반사 기판(400)은 반사 표면을 포함하며, 상기 표면은 레이저 빔(191, 192)이 디스크(107)로 그리고 그로부터 지향되도록 그리고 예를 들어 미세 트랙킹을 위한 목적으로 정렬된다. 일 실시예에 있어서, 반사 기판은, 본 명세서에서 참조문으로 인용되고 1997년 4월 18일에 출원된 "향상된 마이크로-머신닝된 미러를 가지는 데이터 저장 시스템"으로 등록된 미국 특허 출원 제 08/844,207호에 기재된 마이크로-머신닝된 미러로 이루어질 수 있다. 바람직한 실시예에 있어서, 반사 기판(400)은 작은(일 실시예에서 300㎛ 미만의) 조향 가능한 반사 중심 미러 부분(420)(도 4a에서 가시적인 부분에 대향한 조향 가능한 마이크로-머신닝된 미러 어셈블리의 측면 상의 반사 중심 미러 부분을 나타내는 점선에 의해 도시됨)을 포함한다. 마이크로-머신닝된 미러의 작은 크기 및 질량은 낮은 질량 및 낮은 프로파일을 가지는 플라잉 헤드를 설계하는 능력에 기여한다. 본 발명에서 사용된 것과 같이, 일련의 근접한 트랙에 대한 미세 트랙킹 및 짧은 탐색은, 외향 레이저 빔 및 반사된 레이저 빔의 전파 각이 대물 렌즈(446)로 전달되기 이전에 변화할 수 있도록, 회전 축을 중심으로 조향 가능한 반사 중심 미러 부분(420)을 회전시킴에 의해 수행된다. 트랙을 가로질러 데이터 트랙의 밀도가 증가함에 따라, 마이크로-머신닝된 미러에 의해 제공되는 높은 대역폭의 낮은 질량의 미세 트랙킹 수단이 유용하다는 것이 이해된다. 낮은 질량의 높은 대역폭의 미러인 반사 중심 미러 부분(420)은 구동 전극(404, 405) 세트로 차동적인 전압을 인가함으로써 회전된다. 상기 전극 상의 차동 전압은 반사 중심 미러 부분(420)을 축 힌지 세트(410)를 중심으로 회전시켜 포커싱된 광 스팟(348)을 디스크의 방사상 방향(450)으로 이동시키도록 하는 정전기력을 발생시킨다. 일 실시예에 있어서, 조향 가능한 반사 중심 미러 부분(420)의 대략 ±2 도의 회전이 정보의 저장 및 기입, 트랙 추적 및 한 데이터 트랙에서 다른 데이터 트랙으로의 탐색을 위하여 포커싱된 광 스팟(348)의 이동을 위해 사용된다. 다른 실시예에 있어서, 조향 가능한 반사 중심 미러 부분(420)의 다른 범위의 회전이 가능하다. 조동 트랙킹(coarse tracking)은 (도 1의) 회전 액튜에이터 자석 및 코일 어셈블리(120)로의 전류를 조정함으로써 관리될 수 있다. 종래 기술에 있어서, 일반적인 다수의 플래터 윈체스터 디스크 드라이브는 하나의 일체형 유니트로서 나란히 이동하는 개별적인 서스펜션 및 액튜에이터 아암 세트를 사용한다. 이같은 일체형 유니트의 각각의 플라잉 자기 헤드가 다른 플라잉 자기 헤드에 대하여 고정되기 때문에, 특정 자기 디스크 표면에 대한 트랙 추적 동안에 다른 자기 디스크 표면에 대한 동시적인 트랙 추적이 불가능하다. 이와 대조적으로 본 발명의 일 실시예에 있어서, 액튜에이터 아암(105) 세트 및 서스펜션(130) 세트의 이동과 관계없이, 본 발명의 조향 가능한 마이크로-머신닝된 미러 어셈블리 세트는 독립적으로 동작하게 사용될 수 있으며, 이에 따라 소정의 주어진 시간에 하나 이상의 디스크 표면을 사용하여 정보를 독출 및/또는 기입하기 위한 트랙 추적 및 탐색을 허용한다. 동시적으로 동작하는 조향 가능한 마이크로-머신닝된 어셈블리(400)의 세트를 사용한 독립적인 트랙 추정 및 탐색은 바람직하게 개별적인 각각의 미세 트랙킹 및 미러 구동 전자 장치 세트를 요구한다.
슬라이더 몸체(444)가 산업 표준 "미니", "나노" 또는 "피코" 슬라이더를 포함할지라도, 대안적으로 치수 설정된 슬라이더 몸체(444)가 사용될 수도 있다.
광 섬유(102)는 축의 컷아웃 부분(443)을 따라 슬라이더 몸체(444)에 결합되며, 대물 렌즈(446)는 수직 모서리의 컷 아웃 부분(411)을 따라 슬라이더 몸체(444)에 결합된다. 상기 컷 아웃 부분(443, 411)은 채널, V-홈 또는 임의의 다른 적합한 정렬 피쳐, 또는 광 섬유(102) 및 대물 렌즈(446)를 플라잉 헤드(106)에 결합 및 정렬하기 위한 수단으로 설계될 수 있다. 레이저 빔(191, 192)은; 광섬유(102), 반사 기판(400) 및 대물 렌즈(446)를 포함하는 (디스크(107)로 또는 그로부터의) 광학 경로를 행정한다. 광섬유(102) 및 대물 렌즈(446)는 포커싱된 광 스팟(348)과 같은 관심 있는 스팟 내에 외향 레이저 빔(191)을 포커싱하도록 위치된다. 광섬유(102) 및 대물 렌즈(446)는 이어서 자외선 경화 에폭시 또는 유사한 접착제를 사용하여 제 위치에 고정된다. 광섬유(102), 대물 렌즈(446) 및 반사 기판(400)으로 이루어진 광학 엘리먼트가 플라잉 헤드(106)의 수직 중심 축으로부터 오프세트된 광학 경로를 따라 정렬되는 것으로 도시되었을지라도, 다른 실시예에서 이러한 광학 엘리먼트는 소정의 다른 광학 경로를 따라 예를 들어 도 4g에 도시된 것과 같은 수직 중심 축을 따라 정렬될 수 있다는 것이 이해된다.
도 4h 내지 도 4n을 참조하면, 본 발명의 헤드를 포함하는 추가의 엘리먼트가 상부 및 측면의 단면도로서 도시된다. 본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 플라잉 헤드(106)는 컨덕터 엘리먼트(C), 실드 엘리먼트(S1), 실드 엘리먼트(S2) 및 자성 엘리먼트를 더 포함하며; 퍼멀로이 폴 피스(P1), 퍼멀로이 폴 피스(P2), 자기 저항 성분(MR) 및 예비/소거(pre/erase) 자석(1064)을 포함한다. 바람직한 실시예에 있어서, 엘리먼트(MR)는, 일반적인 자기 저항성 엘리먼트를 능가하는 감도를 제공하도록 형성되고 보다 협소한 데이터 도메인 마크 및 이에 따라 협소한 데이터 트랙 피치를 독출할 수 있는 자기 저항성 엘리먼트의 종류, 예를 들어 거대 자기 저항(GMR) 엘리먼트로 이루어진다. GMR 헤드 기술은 기술 분야에 잘 공지되어 있으며, 예를 들어 로버트 화이트에 의한, IEEE 자석에서의 트랜잭션, Vol.28. No5, 1992년 9월의 "거대 자기 저항; 프라이머"에 개시되었다. 일 실시예에서 엘리먼트(MR)가 GMR 기술을 사용하였을지라도, 본 발명이 이러한 실시예에 한정되는 것이 아니며, 예를 들어 스핀 밸브 엘리먼트 등과 같은 다른 타입의 엘리먼트가 본 발명의 범주에 속한다는 것이 이해된다.
바람직한 실시예에 있어서, 데이터는 자성 폴 피스(P1, P2)를 사용하여 컨덕터(C)에 의해 형성된 자속을 지향시킴으로써 기입되고 엘리먼트(S1, MR, S2)를 사용하여 기입된다. 일 실시예에 있어서, 엘리먼트는 스팟(348)에 의해 기입/저장 층(355)내에 형성된 측방향 온도 프로파일(279)을 넘어 연장하도록 적절하게 배치된 1㎛ 두께이고 광 스팟(348)이 반사 기판(400)에 의해 앞뒤로 스캐닝됨에 따라 엘리먼트에 의해 독출 및 기입되는 것을 허용하도록 8㎛의 폭을 가진다.
협소한 데이트 트랙 피치의 독출을 달성함에 있어서, 본 발명은 여러 문제점 을 해결한다. 첫 번째 문제점은 데이터 트랙이 서로 근접하여 위치되었을 때 매우 높은 서보 트랙킹 에러 거부가 데이터 트랙킹에 대하여 구현되어야 한다는 것이며; 예를 들어 1㎛의 트랙 피치는 2kHz 이상의 크로스오버 주파수를 요구한다. 본 발명에 있어서, 이러한 관심 사항은 마이크로-머신닝된 미러의 미세 트랙킹 능력을 사용하여 해결되어, 높은 속도의 미세 트랙킹이 종래 기술의 10배를 능가하는 정도로 향상되어 달성되며, 이것은 상술한 반사 기판(400)의 실시예에서 설명된다.
둘째, 방사상 및 원주상 위치 서보 패턴의 기입(서보 기입)은 디스크 동요(flutter) 및 스핀들 베어링의 비재현성 런아웃(non-repeatable runout)에도 불구하고 정확한 배치를 요구한다. 약 0.8mm 두께의 3.5인치 디스크에 대한 서보 기입 정확도를 예상할 수 있다. 본 발명에 있어서, 이러한 관심 사항은 상술한 피트(215)의 설명을 참조하여 설명되며, 서보 패턴들의 거의 완전한 패턴들은 거의 5nm이하의 정확도로 달성될 수 있다.
세 번째 문제점은 데이터의 기입이 약 0.3㎛ 정도로 데이터 트랙의 측면 소거(side-erasure)를 야기할 수 있다는 것이다. 측면 소거는 오래된 정보를 지우기 위하여 기록/재생 프로세스의 적절한 동작에 대하여 바람직하다. 그러나, 측면 소거는 기입 엘리먼트의 갭 폭 내에서 스케일링되며, 갭 폭은 목적하는 자기 데이터 도메인 밀도에 의해 결정되고, 상기 자기 데이터 도메인 밀도는 가능한 높은 것이 바람직하다.
최종적으로, 헤드 설계는 공차와 관련된 문제점을 제공한다. 자기 헤드 엘리먼트를 제작하는 데 있어서의 포토리소그래피적인 공차는 엘리먼트 두께의 약 10퍼센트이다. 헤드 엘리먼트가 4㎛ 두께이면 공차는 약 0.4㎛가 된다.
상술한 문제점들 중 마지막 두 가지가 아래에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의해 해결된다.
도 5a 내지 도 5c를 참조하면, 본 발명의 저장 및 독출에 대한 도면이 도시된다. 다음의 설명은 외향 레이저 빔(191)이 디스크 섹터(216)로 이루어진 데이터 트랙(103)으로부터 선택적으로 정보를 액세스하기 위하여 사용되는 방법을 요약한다.
바람직한 실시예에 있어서, 디스크(107)는 저장층(202) 및 독출층(204)을 포함한, 상호작용하는 적어도 두 개의 자성 층을 포함하는 매체 종류로 이루어진다. 일례적인 매체는 정자기(magneto-static) 매체 또는 교환 결합된(exchange coupled) 매체로 이루어진다. 저장 층(202)은 목적하는 데이터 비트 밀도를 지지하는 바람직하게 높은 보자력의 물질로 이루어진다. 높은 보자력의 저장층에 대한 장점은 그것이 초상자성체(superparamagnetic) 한계(즉 서로 자기를 없애는 인접한 도메인의 성향)를 극복하기 위한 잠재력을 가진다는 것이다. 보자력은 바람직하게 저장층(202)에 자기 도메인 마크가 65 C 이하의 온도에서 기입될 수 없도록 높다. 그러나, 외향 레이저 빔(191)으로 저장층(202)을 가열함에 의해 바람직하게 저장층(202)의 보자력은 비트가 엘리먼트(P1, P2, C)에 의해 저장층(202)내의 자기 도메인(이하 데이터 도메인 마크(281))을 포함한 저장 위치에 기입될 수 있을 정도로 충분히 낮아지게 된다. 저장층(202)이 수평적 이방성을 나타내는 실시예(예를 들어 CoCr)에서, (도 5b) P1, P2, C 엘리먼트는 평면 방향에 길이방향으로 데이터 도메인 마크(281)를 방향 설정할 수 있는 반면에, 저장층(202)이 수직 이방성을 나타내는 물질로 이루어진 실시예(예를 들어 TbFeCo)에서 (도 5c) 데이터 도메인 마크(281)는 평면 방향으로부터 수직으로 방향 설정될 수 있다.
바람직한 실시예에 있어서, 독출층(204)은 자성-결정 이방성(magneto-crystalline anisotropy)에 대한 함수가 되는 온도 의존성을 나타내는 매체 종류로 이루어질 수 있다. 그러나, 층(204)은 가열에 민감하며, 독출층(204)은 저장층(202)과 상이한 방식으로 반응을 보인다.
일 실시예에 있어서, 예를 들어 본 발명에서 참조문으로 인용한, 케이. 아라타니등에 의한 Proc SPIE 1499. 209(1991)에 의해 개시된 바와 같이, 가열되지 않을 때에는 독출층(204)은 아래에 놓인 저장 층(202)내의 데이터 도메인 마크(281)로부터 발산된 자속이 독출되지 않도록 자화된다. 이러한 실시예에 있어서, 데이터 도메인 마크(281)를 독출하기 위하여, 독출층(204)은 기입을 위해 저장층(202)이 가열되는 온도보다 낮은 온도까지 외향 레이저 빔(191)에 의해 가열된다. 이렇게 함에 있어서, 온도 프로파일(279)이 디스크(107)가 회전함에 따라 외향 레이저 빔(191)에 의해 독출층(204) 내에서 형성된다. 이러한 실시예에 있어서, 온도 프로파일(279)을 따르는 특정한 온도에서 독출층(204) 내에 구멍(580)이 형성되며, 이를 통하여 구멍(580) 아래의 데이터 도메인 마크(281)로부터 발산된 자속이 상부의 독출층(204) 내의 자기 도메인의 영역을 수직적으로 정렬시키도록 그리고 독출층(204)내의 자기 도메인 마크가 헤드(106) 엘리먼트(S1, MR, S2)에 의해 연속적으로 검출될 수 있도록 결합된다. 독출층(204)의 열적 시간 상수는 바람직하게 광 스팟(348)에 의해 발생된 열이 헤드 엘리먼트(MR, S1, S2)가 스팟의 상부를 지나는 동안의 시간 흐름에 따라 방산되지 않도록 길어야 한다. 이러한 실시예에 있어서, 데이터 도메인 마크(281)로부터의 자속은 외향 레이저 빔(191)이 구멍을 형성하도록 적용되는 시간 동안에만 액세스 가능하다는 것이 이해된다. 바람직하게, 구멍은 스팟(348)의 직경보다 적으며, 따라서 외향 레이저 빔(191)은 트랙 방향의 해상도를 제한하는 것이 아니라, 교차하는 데이터 트랙(103) 방향(방사상 방향)의 독출 해상도를 한정한다.
다른 실시예에 있어서, 매체(107)는, 광 스팟(348)에 의해 적합한 온도로 가열될 때 아래의 저장층(202)내의 데이터 도메인 마크(281)로부터의 자속이 상부의 독출층(204)내의 자기 도메인에 정렬되도록 결합하는 방식으로 기능하지만, 상술한 실시예와는 다르게 외향 레이저 빔(191)으로의 전원 인가가 턴오프될 때, 정렬된 방향으로 복제층(204)내의 자기 도메인이 유지되는 저장 독출층(204)을 포함한다. 이러한 실시예에 있어서, 예비/소거 자석(1064)은 복제층(204)내에서 자기 도메인의 연속적인 재정렬/소거를 위하여 헤드의 트레일링 에지 상에 위치 설정될 수 있다. 예시적인 실시예에 있어서, 예비/소거 자석(1064)은 재정렬/소거를 위하여 충분한 강도의 자계를 제공하도록 희토류 물질로 이루어진다. 다른 실시예에 있어서, 예비/소거 자석(1064)은 또한 헤드 엘리먼트의 리딩(leading) 에지 상에 또는 헤드(106)의 상부에 또는 헤드(106)로부터 떨어져서 위치 설정될 수 있다. 자기 도메인이 소거될 때까지 독출층(204)내에서 방향 설정되기 때문에, 이러한 실시예에서 상술한 열적 구멍(580)은 독출을 위하여 재정렬될 필요는 없다는 것이 이해될 것이다. 독출층(204)의 상온 보자력은 저장층(202)에 영향을 미치지 않게, 그렇지만 예비/소거 자석(1064)에 의해 소거될 수 있도록 선택된다. 이러한 대안적인 실시예에 있어서, 독출층(204)의 자기 도메인은 소거될 때까지 정렬된 채 유지되기 때문에, 헤드 엘리먼트(S1, MR, S2)의 제조는 상기 엘리먼트가 대물렌즈(446)에 근접하여 위치되는 것을 요구하지 않기 때문에 용이하여 진다.
또 다른 실시예에 있어서, 매체(107)는 사용할 수 있는 비정형 자성 물질로 이루어진 단일의 층으로 이루어진다. 이러한 실시예에 있어서, 적절한 희토류-전이 물질(RE-TM)로 이루어진 상대적으로 두꺼운(~100nm) 단일 층이 헤드(106)를 포함한 엘리먼트에 의한 레이저-보조의 열자성 기입(laser-assisted thermomagnetic writing) 및 독출 모두를 위하여 준비될 수 있다. 강자성 RE-TM 박막의 형성은 보상 온도가 상온에 인접하도록 선택되어, 매체(107)의 안정적인 저장을 위한 높은 보자력을 제공하고 기입을 가능케 하는 융기된 온도에서 감소된 보자력을 제공한다. 이러한 동일한 설계는 상온 근처에서 제로에 가까운 잔류 자화도( 및 독출 신호 부존재)를 가지며, 독출 빔의 적절하게 상승된 온도에서 데이터 트랙의 선택적인 독출(거의 인접한 트랙 누화를 갖지 않음)을 위해 충분한 자화도를 가진다. 이같은 매체는, 본 명세서에서 참조문으로 인용한, 미국 캘리포니아 몬터레이에서의 1999년 1월 10-13일의 MORIS-Magneto-Optical Recording International Symposium에서 논문 13-B-05에서 카타야마등에 의해 발표된 "레이저-보조의 독출/기입 기술을 사용한 새로운 자기 기록 매체"로 등록된 논문에 개시되었다.
요약하면, 외향 레이저 빔(191) 및 반사된 레이저 빔(192)은 특정 데이터 트랙 상부에 중심이 있는 플라잉 헤드(106)를 유지하기 위한 광학 서보 시스템의 일부로서 사용된다. 종래 기술의 광학 장치와는 달리, 외향 레이저 빔(191)은 저장 및 독출층(202, 204)을 가열하기 위해 사용된다. 기입 온도보다 낮은 온도까지 가열될 때, 독출층은 저장층으로부터의 데이터 도메인 마크(281)를 독출층(204)에 복제하여, 플라잉 헤드(106)가 구멍(580)내에서 자기 도메인의 방향을 감지할 수 있다. 헤드(106)를 이루는 엘리먼트의 면적이 데이터 트랙(103) 피치 보다 넓을지라도, 외향 레이저 빔(191)에 의해 형성된 온도 프로파일은 기입된 데이터 도메인 마크(281)의 가장 자리를 (교차하는 트랙 방향으로) 바람직하게 정의한다. 따라서, 데이터 도메인 마크(281)를 그들이 기입될 수 있는 것보다 협소하게 독출하는 것이 가능하여, 시스템(100)의 트랙 저장 밀도를 증가시킨다.
그러나 실제로, 외향 레이저 빔(191)에 의해 층(202, 204)에 인가되는 열은 가열된 영역의 전이 시간이 경과하는 동안에 헤드 엘리먼트(P1, P2, C, S1, MR, S2)의 가장 자리 아래로 확산하는 경향이 있다는 것이 가능하다. 열의 확산은 구멍(580)이 기입 및 독출을 위하여 헤드 엘리먼트(P1, P2, C, S1, MR, S2) 아래로 충분히 멀리 연장하여 형성될 수 있도록 요구된다. 그러나, 열 확산으로 인하여, 구멍을 형성하는 열적 그래디언트는 경사가 급하지 않고 이에 따라 데이터 도메인 마크(281)의 가장자리는 잘 제어되지 않거나 정의되지 않는다. 헤드 엘리먼트(S1, MR, S2)에 의한 데이터 독출을 위하여, 데이터 도메인 마크(281)는 바람직하게 곧은 가장 자리로 이루어져야 하고 데이터 트랙(103) 사이에서 겹치지 않아야 한다.
일반적으로, 층(202, 204)은 수직(축) 및 수평( 평면) 방향에서 상이한 열 확산 비율을 가진다.
수평 확산 가열 과정을 이해하기 위하여, 외향 레이저 빔(191)으로 디스크(107)의 표면을 가열하는 것은 편평한 이동 표면 상에서의 점성 유체의 흐름의 비율과 유사하며, 표면 상부의 유체의 높이는 온도에 대응한다. 이러한 유사성으로부터, 유체는 모든 방향으로 퍼져서 일정한 높이의 측방향 온도 프로파일의 등경사가 팽창하는 눈물과 같이 보이는 것을 알 수 있다. 외향 레이저 빔(191)에 의해 형성된 일례적인 측방향 온도 프로파일(279)은 도 4h에 도시되었다.
수직 확산 과정의, 도 5a에 도시된 온도 프로파일을 이해하기 위하여, 디스크(107)는 유체가 흐를 수 있는 스크린과 유사하다. 수직 흐름은 그래디언트를 보다 경사가 급하게 되도록 한다. 수직 흐름이 높을 때, 디스크(107) 상의 인접한 데이터 트랙(103)들은 거의 열을 보이지 않으며, 열은 유체의 높이와 유사하다. 따라서, 측방향에 대한 수직의 확산 비율을 조정할 수 없다면, 인접한 데이터 트랙(103)은 오버라이팅될 수 있고 그리고/또는 불규칙한 형태를 가진 데이터 도메인 마크(281)가 형성될 수 있다. 따라서, 엘리먼트(S1, MR, S2)에 의한 적절한 독출을 위하여 데이터 도메인 마크(281)의 형성을 제어할 수 있다.
본 발명은 디스크(107)의 데이터 트랙(103) 사이에 채널 또는 메사(266)를 제공함으로써, 디스크(107)의 데이터 트랙 사이에 열 전도를 차단 및/또는 안내하여 바람직하지 않은 상술한 수직 및 수평의 열 확산의 효과를 감소 및/또는 제어할 수 있으며, 이에 따라 헤드(106) 엘리먼트에 의한 향상된 기입 및 독출을 제공한다는 것을 입증한다. 채널 또는 메사(266)의 사용은 아래에서 설명되며, 피트(215)에 대한 상세한 설명이 우선한다.
도 6a 내지 도 6d를 참조하면, 융기된 형상 및 함몰된 형상을 제조하기 위한 단계 및 디스크(107)의 기판에 상기 형상을 후속적으로 전달하는 것이 도시되었다. 상기 단계는; 폴리카보네이트와 같은 물질의 플라스틱 기판을 형성하기 위한 일반적인 사출 성형 기술 또는 연마된 글래스 또는 알루미늄의 기판 상에 상대적으로 얇은 폴리머 층으로된 엠보싱과 같은 대안적인 기술을 사용하는 단계를 포함한다. 대안적으로 형상들은, 글래스 또는 알루미늄과 같은 광 감지 마스크 층을 기판에 적용하고, 포토리소그래피적으로 목적하는 영역 및 광 감지 층을 한정하고, 반응성 이온 에칭 또는 광 감지 층의 제거를 수반하는 이온 밀링에 의해 기판을 에칭함으로써, 정의될 수 있다. 다른 대안은 목적하는 두께의 광 감지층을 기판 물질에 적용하고 포토리소그래프 단계에 의해 광 감지 층내에 직접 피트를 한정하는 것이다. 자성 광학 장치, 광학 장치 또는 자석을 포함한 다른 타입의 드라이브의 기판내에 피트 패턴을 한정하기 위한 다른 방법의 정해질 수 있거나, 이미 정해져 있으며, 본 발명의 일부 또는 그에 대한 제약을 이루지 않는다.
글래스 기판으로의 차등적인 에칭을 제외한 상술한 모든 기술 및 유사한 다른 기술에 대하여, 상기 형상은 일반적으로 플라스틱 또는 알루미늄 또는 예를 들어 피트(215)를 사용하는 실시예에서와 같은 등가물과 같은 상대적으로 연질의 기판내에서 정의될 수 있다. 이후의 차등적인 제거 단계에 대하여, 이들 중 설명되어질 예는 화학적 기계적 연마(CMP)이며, 준비되는 디스크의 완성된 상승부를 가능한 한 근접하게 한정하기 위하여, 상대적 경질의 연마 저항층이 기판 상부에 요구된다.
예를 들어, 도 6a 내지 도 6d의 본 발명의 디스크(107)에 있어서, 기록 층에 대한 열적, 자성 및 광학적 성능을 제어하기 위한 연속된 층들이 사용될 수 있다. 일반적인 제 1 표면 설계에서 이같은 층들은 : 예를 들어 알루미늄과 같은 낮은 열적 확산 층(610); 바닥 유전체 층(612), 저장층(202); 독출층(204); 및 상부 유전체 층(620)을 포함한다. 일례적인 실시예에 있어서, 각각의 이러한 층의 두께는 약 50nm이다. 설명되는 것과 같이, 유전체 층(620)은 실리콘 질화물층(699) 및/또는 스퍼터링된 실리콘 이산화물 층(618)을 포함하고, 상기 질화물층(699)과 실리콘 이산화물층(618)은 둘 다 상대적으로 연마 저항성을 가지고 이에 따라 차등적인 제거 프로세스에 대하여 잠재적으로 경질의 층으로서 역할을 할 수 있다. 이러한 단계 이후의 단면이 도 6b에 도시되었다. 다시 한번, 이것은 일례적인 연속된 층이며, 본 발명은 이러한 연속된 층의 사용에 한정되는 것이 아니고 다른 자성-광학, 광학 또는 자기 기록 디스크를 이용한 사용에 용이하게 적용될 수 있다는 것이 주목되어야 한다. 예를 들어 기판이 상대적으로 연질인 경우의 실시예에서는 실리콘 질화물층(도시되지 않음)은 기판(245)과 열적 확산 층(610) 사이에서 사용될 수 있다.
광학 데이터 저장 디스크를 위한 종래의 엠보싱 프로세스에 있어서, 각 피트의 깊이는 일반적으로 예를 들어 적색의 약 1/4 파장이거나 약 160nm 깊이가 된다. 이에 따라 일반적인 피트를 사용한 경우, 피트 깊이 공차에 있어서의 변화는 검출된 반사 신호에 있어서의 변화를 야기한다. 대조적으로, 본 발명에 있어서, 피트(215)로부터 유래된 (도 1의) 신호(149)는 종래 기술의 피트 깊이에 대하여 요구된 상대적으로 타이트한 공차가 아닌 충진 물질의 반사율에 대한 함수가 된다.
바람직한 실시예에 있어서, 실리콘 이산화물 층(618) 및 실리콘 질화물층(699) 모두가 사용된다. 실리콘 이산화물 층은 정확한 층 두께가 후술될 화학적 연마 또는 다른 에칭 프로세스를 종료한 이후에도 유지된다는 것을 보장하기 위한 희생층으로 사용된다. 바람직한 실시예에 있어서, 충진 물질(630)이 증착되거나, 그렇지 않은 경우에는 층(610, 612, 202, 204, 618, 699)의 상부에 놓이게 된다. 예를 들어 하나의 충진 물질(630)은 스퍼터링된 알루미늄 또는 알루미늄 합금일 수 있다. 일례적인 두께는 각 피트(215)의 깊이에 대하여 약 두 배가 되며, 예를 들어 약 160nm의 피트 깊이에 대하여 충진 물질의 두께는 약 300nm이 된다. 증착된 충진 물질(630)을 가지는 기판(245)에 대한 단면도가 도 6c에 도시되었다. 다음 단계에서, 디스크(107)는 충진 물질(630)을 제거하지만 경질의 실리콘 이산화물 층(618)에서 종료 또는 정지되는 차등적인 제거 프로세스에 처해지게 된다. 유용한 프로세스는, 반도체 인터네셔널, 1/95에서 왕 등에 의한 "듀얼 다마스커스 알루미늄 상호접속 구조의 화학적 기계적 연마"의 논문에서 개시된 것과 같은 IC 제조를 위하여 개발된 CMP 프로세스를 사용한 연마이다. 이러한 프로세스는 충진 물질과 실리콘 이산화물 층(618) 사이에 약 100의 연마 선택도를 제공하기 위하여 상업적으로 유용한 장치 및 물질을 사용한다. 따라서, 특정 실시예에 있어서, 모든 300nm의 충진 물질을 연마하고 50%의 과도한 연마를 이용한 경우, 2nm미만의 희생 실리콘 이산화물 층(618)이 바람직하게 제거된다. 결과적인 표면은 피트(215)를 충진시키는 충진 물질과 더불어 실질적으로 편평하다. 실리콘 이산화물 층(618)은 이어서 화학적 습식 에천트를 사용하여 에칭되며, 이것은 바람직하게 아래에 놓인 질화물 층(699)을 적절하게 에칭하지 않는다.
바람직하게, 이러한 마지막 단계 이후에, 도 6d에 도시된 것과 같은 디스크(107)의 표면은 층(620)의 두께(아마도 10-15 nm)와 대략적으로 동일한 또는 일례적인 실시예에서 종래 기술 보다 10배 적은 최대 높이의 변동(disturbance)을 가져야 한다. 따라서, 종래 기술과는 달리, 본 발명의 디스크(107)는 변동이 없는 표면을 플라잉 헤드(106)에 제공하며, 이것은 헤드가 안정적으로 비행하고 또는 감소된 비행 높이를 가지는 것을 허용하며, 기술 분야의 당업자는 본 발명의 플라잉 헤드(106)뿐만 아니라 유사한 계통의 광학 데이터 저장 응용물에 대하여도 유용함을 알 수 있다. 피트(215)가 반사 물질로 충진되기 때문에, 반사된 신호(192)는 종래 기술의 회절 서보 트랙킹 방법의 신호를 능가하는 증가된 진폭을 가지며, 예를 들어 일 실시예에서 3배 더 증가된다. 게다가, 본 발명의 피트(215)가 디스크(107) 자체로부터의 입자 성분, 예를 들어 디스크 윤활유와 같은 소오스로부터의 오염원에 처해지는 공동을 제공하지 않으며, 상기 입자 성분의 증착은 시간 흐름에 대하여 신호(149)를 열화시킨다.
추가적인 향상점으로, 실리콘 질화물 층(699) 두께에서의 작은 감소가 허용된다면, 어떠한 희생 이산화물 층(618)도 요구되지 않으며, 상부 표면은 보다 편평하고 매끄럽게 된다.
도 7a를 참조하면, 일정한 반경을 가지는 피트로부터 유래된 신호가 도시된다. 앞서 설명된 바와 같이, 본 발명의 서보 섹터(212)는 자동 이득 제어 필드(AGC)를 사용할 수도 사용하지 않을 수도 있다. AGC 필드가 사용되지 않은 경우 및 피트가 해당 디스크의 반경에 대하여 일정한 크기를 가지는 경우, 피트로부터 유래된 신호는 디스크의 외부 반경에 대해 내부 반경에서의 더 느린 속도로 인하여 변화될 수 있다. 도 7a는 해당 디스크의 외부 반경 및 내부 반경 모두에서 대표적인 충진되지 않은 피트 및 그로부터 유래된 대표적인 서보 신호를 도시한다. 신호의 펄스 폭이 변화되며, 이들의 특성은 디스크 상부에서의 헤드의 정확한 위치 설정에 영향을 미친다.
도 7b를 참조하면, 일정하지 않는 반경을 가지는 피트로부터 유래된 신호가 도시되었다. 바람직한 실시예에 있어서, 피트(215)는 치수가 피트(215)가 배치되는 디스크(107)의 반경에 비례하도록 한 치수, 예를 들어 반사 표면 영역 또는 반경을 포함하는 치수로 이루어진다. 따라서, 도 7b의 피트(215)로부터 유래된 신호(149)는 디스크(107) 상의 피트(215)의 위치와는 무관한 유사한 펄스 폭을 가진다. 결과적으로 피트(215)로부터의 펄스에서 유래된 서보 신호(149)내의 변화는 최소화될 수 있다. 따라서 펄스가 샘플링되고 적분되는 디지털 서보 채널을 사용하는 시스템(100)의 실시예에서, 외부 반경으로부터 얻어진 펄스 폭이 바람직하게 디스크(107)의 내부 반경으로부터 얻어진 넓은 펄스 폭과 동일하게 형성될 수 있기 때문에, 감소된 샘플링 비율이 사용될 수 있다. 피트가 배치되는 디스크(107)의 반경에 비례하는 치수를 포함하는 피트는 피트로부터의 반사 보다는 회절을 이용하는 드라이브에서와 같이 충진 물질로 충진되지 않은 실시예서도 유용성을 찾을 수 있다는 것도 이해된다.
도 8a를 참조하면, 융기 및 함몰된 형상을 가지는 기판에 대한 단면을 도시한다. 도 8a는 피트(215)를 충진시키기 위한 과정이 채널(266)을 충진시키기 위하여 사용될 수도 있다는 것을 도시한다. 따라서, 피트(215)를 충진 물질(630)로 충진시키는 것으로부터 얻어지는 동일한 장점중 일부, 예를 들어 디스크(107) 상부에 플라잉 헤드(106)를 유지하기 위하여 편평한 표면을 제공하는 장점뿐만 아니라 오염원 누적의 감소를 제공하는 장점도 역시 채널(266)의 충진에 적용될 수 있다.
디스크(107)의 데이터 트랙(103) 사이의 충진된 채널 또는 메사(266)는 본 발명에 추가의 장점을 제공한다. 이는 데이터 트랙(103) 사이의 채널(266) 내의 알루미늄 또는 금속과 같은 높은 도전성의 높은 열 용량의 충진 물질이 히트 싱크와 유사하게 동작하는 반면에, 후술되는 낮은 도전성의 낮은 열 용량의 충진 물질은 방사상으로의 열 흐름을 차단하기 위한 데이터 트랙(103) 사이의 수직 벽으로 동작한다는 것을 추가의 유사성에 의해 알 수 있다.
동시에, 알루미늄과 같은 높은 도전성 충진 물질(630)이 스팟(348)에 의해 생성된 열을 확산되도록 한다는 것을 도시하며, 이것은 이어 마크의 기입 동안에 데이터 도메인 마크(681)의 기하학적 구조가 그들의 바람직한 직사각형 또는 정방형 모양을 상실케 한다는 것을 도시한다. 한편으로, 낮은 도전성 충진 물질은 데이터 도메인 마크의 에지가 보다 직선적이게 하고 이에 따라 근사적으로 채널(266)에 수직이 되게 하여 채널에서 정지하게 한다. 결과적으로, 알루미늄은 충진 물질(630)에 대한 최상의 선택이 아닐 수 있다.
일 실시예에 있어서, 데이터 트랙(103) 사이의 채널(266)은 상대적으로 협소한 폭의 5대 1 이상의 종횡비를 가지며, 이것은 100과 1000nm 사이로 채널(266)의 수직 치수를 한정한다. 얇은 층으로서 증착될 때 반사 물질이 되고 상기의 치수 및 종횡비를 지지하는 소정의 공지된 타입의 충진 물질은 금속(즉 상술한 알루미늄) 및 소정 타입의 염료 폴리머를 포함한다. 그러나, 상술한 바와 같이, 금속은 부적절하게 히트 싱크로서 동작한다. 염료 폴리머는 낮은 도전성을 보이고 이에 따라 충진 물질로 사용 가능하지만 그들은 연마하기 어렵다. 글래스는 낮은 도전성을 가지기 때문에 사용될 수 있는 다른 물질이며, 글래스는 예를 들어 서보 트랙킹을 위하여 회절 정보를 사용하는 광학 드라이브와 같은 증가된 반사율이 선호되지 않는 실시예에 사용 가능하다.
도 8b 내지 도 8e를 참조하면, 외향 레이저 빔을 어떠한 채널도 가지지 않은 매체 및 채널을 가지는 매체에 적용하는 것에서 유래하는 열 확산에 대한 시뮬레이션이 도시되었다. 상술한 바와 같이, 빛의 빔을 종래 기술의 매체 상에 적용하는 것은 데이터 도메인 마크(281)의 형성에 부적절하게 영향을 미치는 온도 프로파일을 야기한다. 도 8b 및 도 8c는 종래 기술로 형성되는 특정한 구멍의 온도 프로파일을 도시하는 반면에, 도 8d 및 도 8e는 채널(266)을 구비한 디스크(107)를 사용하여 형성된 온도 프로파일을 도시한다. 도 8f의 상부에 놓인 개별적인 온도 프로파일에서 보여진 바와 같이, 온도 그래디언트는 본 발명의 채널(266)을 가지는 디스크에서 경사가 더 급하다. 결과적으로, 데이터 도메인 마크(281)는 트랙 및 교차 트랙 방향으로 잘 정의 및 형성된다. 게다가, 본 발명의 채널(266)이 데이터 도메인 마크(281)가 바람직한 직사각형 또는 정방형 형상을 잘 보이도록 열적 확산을 안내 및 제어하는 역할을 하여, 이에 의해 데이터를 독출하는 동안에 증가된 자속 밀도가 헤드(106)(S1, MR, S2) 엘리먼트에 제공된다는 것을 알 수 있다. 교차하는 트랙 방향으로 데이터 도메인 마크(281)를 한정함으로써, 헤드 엘리먼트(MR)로의 균일한 배경 잡음이 넓은 기입 및 좁은 독출 동안에 최소화될 수 있으며, 이것은 종래 기술에 비해 높은 저장 데이터 밀도를 허용한다.
도 9a 내지 도 9e를 참조하면, 메사 및 융기된 형상을 포함하는 디스크가 도시되었다. 9a 내지 도 9e는 광 스팟(348)에 의해 생성된 열을 채널링하기 위한 다른 방법을 설명하며, 상기 방법에 의해 데이터 트랙(103)이 채널 사이 보다는 메사(266) 사이에 배치된다. 이러한 실시예에 있어서, 메사(266)는 기판(245)과 동일한 물질, 예를 들어 글래스로 형성된다. 메사(266)의 제조에 있어서, 프로세스는 서보 섹터(212) 패턴뿐만 아니라 메사(266)의 형성을 포함하기 위하여 디스크 포맷을 역마스터링하기 위한 네가티브 레지스트를 포함할 수 있다. 이러한 실시예에 있어서, 서보 섹터(212) 패턴은 피트보다는 융기된 형상(215)을 포함한다는 것이 이해된다.
상술한 것을 고려하여, 디스크(107)는 다음의 순서; 알루미늄, 바닥 유전체 층, 저장층, 독출층, 상부 유전체 층의 순서로 증착되는 물질의 층을 포함한다. 이에 따라 메사(266)를 포함하는 디스크(107)의 일례적인 제조 과정은; 메사(266) 및 서보 패턴이 50 내지 100nm의 형상 깊이를 가지도록 글래스 기판을 마스터링하는 단계, 알루미늄 또는 퍼멀로이(니켈과 철) 층(610)을 기판(245) 상에 증착하고 에칭 정지 층으로 글래스 기판을 사용하여 상기 알루미늄 또는 퍼멀로이를 화학적 기계적 연마하는 단계, 유전체 층을 증착하는 단계, 저장 층(202) 및 독출층(204)을 증착하는 단계, 및 실리콘 질화물(699)의 패시베이션 층을 증착하는 단계를 포함한다.
바람직하게 메사(266)는 열적 도전성의 알루미늄 층(610)의 방사상으로의 열적 전도를 방해하는 역할을 한다. 기록층(202, 204)이 아래의 층에 비해 상대적으로 얇고 약 20% 미만의 열적 도전성을 가지기 때문에, 그들은 알루미늄 층(610)과 열적으로 결합된다. 따라서 그들이 기록층(202, 204)에 대하여 소정의 방사상 열 도전성을 보일지라도, 트랙 사이의 메사(266)의 에지에서 열적 도전성의 불연속성이 존재하여, 양호한 열 장벽을 제공한다.
약 50%의 외향 레이저 빔(191)이 기록층(202, 204)을 통과하는 것으로 예상된다. 외향 레이저 빔(191)은 디스크(103)의 중심부에서 알루미늄에 의해 반사되거나 기판(245)에 의해 흡수된다. 일반적으로 입사 광의 약 20%가 트랙(103)의 중심에서 반사되고 단지 입사 광의 약 10%가 메사(266)에서 반사된다. 따라서, 요구 조건에 의존하여, 입사 광 흡수 대 서보 신호 사이의 트레이드오프가 요구될 수 있다. 반사에 있어서의 이러한 차이는 회절 정보를 사용하는 실시예에서의 서보 트랙킹을 위해 사용될 수 있다는 것이 이해된다.
도 9b 내지 도 9e를 참조하면, 메사를 가지는 디스크 및 어떠한 메사도 가지지 않는 디스크에서의 온도 프로파일의 표현이 도시된다. 도 9c 내지 도 9e는 외향 레이저 빔(191)이 트랙(103) 중심에 FWHM(full width half height maximum)=550을 가지는 3ns의 1mW 포커싱된 스팟(348)으로서 인가된 이후에, 60, 90 및 150ns의 세가지 스냅 스폿에 대한 디스크(107)에서의 일례적인 온도 프로파일 분포를 도시한다. 매체(107)의 깊이는 Y방향이고 디스크의 방사상 방향은 X 방향이다. 플롯의 좌측 에지는 350nm의 하프 트랙 포인트이다. 디스크(107) 박막 구조는 85nm의 실리콘 질화물, 20nm의 저장 및 독출층, 폴리카보네이트 기판 상의 55nm의 알루미늄이 된다. 기판의 메사(266) 확장은 저장 및 독출 층의 바닥까지 연장되어, 알루미늄 층이 파괴된다. 메사의 폭은 약 80nm이며, 이것은 도 9c 내지 도 9E의 우측 가장자리로부터 약 20%에 중심이 놓인다.
도 9e는 외향 레이저 빔이 인가된 이후에 60ns로 채널을 가지지 않은 디스크 및 채널을 가지는 디스크에서의 수직 온도 프로파일 분포를 도시한다. 디스크 내에서 열적 그래디언트는 매우 낮다. 온도 및 도 9d의 단계별 온도는 도 9a의 것에 1/3이 된다는 것을 주지하여야 한다. 이것은 메사(26)를 포함하는 디스크에 대하여, 저장 및 독출층에서의 온도 프로파일 분포가 트랙(103) 중심에서 매우 균일하고 열적 그래디언트가 트랙의 에지에서 경사가 급하다는 것을 도시한다.
연속적인 전력이 열을 생성하기 위하여 인가되는 일례적인 실시예에 있어서, 열은 메사(266) 사이에서 파장으로 전파되며, 요구된 바와 같이 헤드(106) 독출/기입 엘리먼트 아래를 스팟(348)이 통과한 이후에 열은 4 미크론으로 또는 1 마이크로세컨드로 메사(266) 사이에서 남는다.
본 발명이 바람직한 실시예를 참조하여 설명되었을 지라도, 따라서 다양한 형태의 변화 및 변형이 첨부된 청구범위에 의해 한정된 바와 같은 본 발명의 정신 및 범위로부터 벗어나지 않고 이루어진다는 것이 당업자에게 이해된다.

Claims (18)

  1. 저장 디스크에 있어서,
    상부 표면 및 바닥 표면을 포함하는 기판, - 여기서, 상기 상부 표면 및 상기 바닥 표면은 융기된 표면 부분과 함몰된 표면 부분에 의해 형성되며, 상기 상부 표면의 융기된 표면 부분 및 상기 바닥 표면의 융기된 부분은 서로에 대해 평행한 평면을 따라 배치되며, 상기 함몰된 표면 부분은 상기 평면들 사이에 배치됨 -;
    상부 표면 및 바닥 표면을 포함하는, 적어도 하나의 층을 이루는 제 1 물질, - 여기서, 상기 적어도 하나의 층을 이루는 제 1 물질의 상기 바닥 표면은 상기 융기된 표면 부분의 상부 및 상기 함몰된 표면 부분의 상부에 배치되며, 상기 적어도 하나의 층을 이루는 제 1 물질의 상기 상부 표면은 상기 융기된 표면 부분의 상부 및 상기 함몰된 표면 부분의 상부에서 연장되도록 배치됨 -;
    상부 표면 및 바닥 표면을 포함하는, 층을 이루는 제 2 물질, - 여기서, 상기 층을 이루는 제 2 물질의 상기 바닥 표면은 상기 적어도 하나의 층을 이루는 제 1 물질의 상기 상부 표면의 상부 및 상기 함몰된 표면 부분의 상부에 배치되며, 상기 층을 이루는 제 2 물질의 상기 상부 표면은 상기 융기된 표면 부분의 상부 및 상기 함몰된 표면 부분의 상부에 배치됨 -; 및
    상부 표면 및 바닥 표면을 포함하는, 층을 이루는 제 3 물질, - 여기서, 상기 층을 이루는 제 3 물질의 상기 바닥 표면은 상기 층을 이루는 제 2 물질의 상기 상부 표면의 상부 및 상기 함몰된 표면 부분의 상부에 배치되며, 상기 층을 이루는 제 3 물질의 상기 상부 표면은 상기 층을 이루는 제 2 물질의 상기 상부 표면과 거의 동일한 레벨이 되도록 배치됨 -;
    을 포함하는 저장 디스크.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 층을 이루는 제 3 물질은; 금속 물질, 폴리머 물질 및 투명한 물질로 이루어진 그룹에서 선택되는 것을 특징으로 하는 저장 디스크.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 저장 디스크는 최상위 표면 및 최하위 표면을 포함하며, 상기 최상위 표면 및 상기 최하위 표면은 상기 최상위 및 상기 최하위 표면들 상부에서 거의 평탄한 것을 특징으로 하는 저장 디스크.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 층을 이루는 제 1 물질은 저장 층 및 독출 층을 포함하는 것을 특징으로 하는 저장 디스크.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 층을 이루는 제 1 물질은 자성 물질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 저장 디스크.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 융기된 표면 부분 및 상기 함몰된 표면 부분은 서보 패턴을 포함하는 것을 특징으로 하는 저장 디스크.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 저장 디스크는 다수의 데이터 트랙을 포함하며, 상기 융기된 형상은 메사를 포함하고 상기 메사는 상기 다수의 데이터 트랙 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 저장 디스크.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 저장 디스크는 다수의 데이터 트랙을 포함하며, 상기 융기된 형상은 채널을 포함하고 상기 채널은 상기 다수의 데이터 트랙 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 저장 디스크.
  9. 제 1 표면 저장 디스크에 있어서,
    융기된 형상 및 함몰된 형상을 포함하는 표면을 포함하는 디스크 기판, - 여기서, 상기 융기된 형상은 최상위 레벨을 포함 -; 및
    열적 이방성을 갖는 물리적으로 평평한 표면을 형성하기 위하여 상기 융기된 형상의 상기 최상위 레벨과 거의 동일한 레벨로 상기 함몰된 형상 내에 배치되는 충진 물질;
    을 포함하고,
    상기 디스크는 상기 최상위 레벨 위에 놓이는 평면의 데이터 저장층을 추가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 저장 디스크.
  10. 제 9 항에 있어서, 빛 소오스를 더 포함하며, 빛은 상기 디스크 기판으로부터의 빛의 반사에 기초하여 상기 소오스와 상기 디스크 기판 사이의 광학 경로를 따라 지향되는 것을 특징으로 하는 저장 디스크.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 형상들은 서보 패턴을 포함하며, 상기 빛은 상기 서보 패턴으로부터 반사되는 것을 특징으로 하는 저장 디스크.
  12. 제 9 항에 있어서, 상기 표면의 상부에 배치된 저장 층 및 빛 소오스를 더 포함하며, 빛은 상기 저장 층을 가열시키기 위하여 상기 소오스와 상기 디스크 기판 사이의 광학 경로를 따라 지향되는 것을 특징으로 하는 저장 디스크.
  13. 저장 디스크에 있어서,
    표면을 포함하는 디스크 기판을 포함하고, 여기서, 상기 표면은 다수의 서보 형상을 포함하고, 상기 서보 형상은 상기 서보 형상이 배치되는 상기 디스크 기판의 반경에 비례하는 치수를 포함하는 것을 특징으로 하는 저장 디스크.
  14. 융기된 형상 및 함몰된 형상으로 이루어진 저장 디스크 기판을 사용하는 방법에 있어서,
    융기된 형상 및 함몰된 형상을 포함하도록 상기 기판을 형성하는 단계;
    상기 함몰된 형상이 에칭 정지 표면 보다 높거나 동일한 높이로 충진되도록 충분한 깊이까지 에칭 정지 표면 상부에 충진 물질을 증착하는 단계; 및
    상기 에칭 정지 표면이 거의 제거되지 않거나 전혀 제거되지 않게 상기 에칭 정지 표면 상부의 상기 충진 물질이 제거되어 상기 충진 물질과 상기 에칭 정지 표면을 포함하는 거의 평탄한 표면이 남게 되도록 상기 충진 물질을 차등적으로 제거하는 단계를 포함하는 저장 디스크 기판 사용 방법.
  15. 제 14 항에 있어서, 상기 충진 물질을 증착하기 이전에 상기 에칭 정지 표면의 상부에 희생층을 증착시키는 단계를 더 포함하며, 상기 차등적인 제거 단계는 상기 충진 물질과 상기 희생 물질을 에칭하여 상기 에칭 정지 표면과 상기 충진 물질을 포함하는 거의 평탄한 표면이 남게 하는 것을 특징으로 하는 저장 디스크 기판 사용 방법.
  16. 제 15 항에 있어서, 상기 에칭 정지 층은 실리콘 질화물로 이루어지며, 상기 희생층은 실리콘 이산화물로 이루어지는 것을 특징으로 하는 저장 디스크 기판 사용 방법.
  17. 제 14 항에 있어서, 상기 충진 물질은; 금속 물질, 폴리머 물질 및 투명한 물질로 이루어진 그룹에서 선택되는 것을 특징으로 하는 저장 디스크 기판 사용 방법.
  18. 저장 디스크에 있어서,
    융기된 형상 및 함몰된 형상을 포함하는 표면을 포함하는 디스크 기판, - 여기서, 상기 융기된 형상은 최상위 레벨을 포함 -; 및
    열적 이방성을 갖는 기계적으로 평평한 표면을 형성하기 위하여 상기 함몰된 형상을 상기 융기된 형상의 최상위 레벨과 거의 동일한 레벨로 레벨링하기 위한 디스크 기판 레벨링 수단;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 저장 디스크.
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